教育科學(xué)版 必修一1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 （學(xué)案含答案）

1、.高中物理實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度一、考點(diǎn)打破：此部分內(nèi)容在中考物理中的要求如下：知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型說(shuō)明1. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用2. 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度1. 理解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、差異及功能2. 學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，初步學(xué)會(huì)從紙帶上獲取時(shí)間和位移等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)展處理3. 能根據(jù)紙帶上的點(diǎn)痕計(jì)算紙帶的平均速度實(shí)驗(yàn)題打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種計(jì)時(shí)儀器，是高頻中的考點(diǎn)，如：可以做勻速直線運(yùn)動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律，自由落體運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理，機(jī)械能守恒定律等多個(gè)實(shí)驗(yàn)二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法及利用紙帶數(shù)據(jù)求平均速度。難點(diǎn)：對(duì)紙帶上記錄的原始數(shù)

2、據(jù)進(jìn)展處理。一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器。它使用交流電源，工作電壓在6V以下。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。2電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理考慮1：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源工作，想一想，能不能使用直流電源，為什么？2. 電火花計(jì)時(shí)器1電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點(diǎn)而顯出點(diǎn)痕的一種計(jì)時(shí)儀器，需接220V交流電源，當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)。2以下圖為電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖。A. 紙帶 B. 墨粉紙盤 C. 紙盤軸 D. 放電針 E. 電源插頭 F. 接線柱3電火花計(jì)時(shí)器是如何工作的？使用電火花計(jì)

3、時(shí)器時(shí)，墨粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿過(guò)限位孔。當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生電火花，于是在運(yùn)動(dòng)的紙帶上就打出一系列點(diǎn)?？紤]2：從原理上考慮：電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，哪個(gè)更好、誤差更?。侩娀鸹ù螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的誤差小。原因是：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所受的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。二、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度：1. 實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；紙帶；復(fù)寫紙片；兩根導(dǎo)線；交流電源；刻度尺。2. 實(shí)驗(yàn)步驟：1把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，紙帶穿過(guò)限位孔，把復(fù)寫紙片套在定位軸上，并且壓在紙帶上面。2在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線

4、柱上分別接上導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線的另外一端分別接到低壓交流電源46V的兩個(gè)接線柱上。3翻開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，用手程度地牽拉紙帶，紙帶被打上了許多小點(diǎn)。4取下紙帶，從能看得清的點(diǎn)數(shù)起，每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，假如有N個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，那么，點(diǎn)痕的間隔數(shù)為N1個(gè)，用t0.1N1計(jì)算，這段紙帶記錄的時(shí)間是多長(zhǎng)。5用刻度尺測(cè)量一下，從開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)的點(diǎn)起到最后一個(gè)點(diǎn)的間隔 s是多少。6利用公式計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度。7在紙帶上標(biāo)出連續(xù)6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)上記號(hào)0，1，2，3，4，5。相鄰的兩個(gè)點(diǎn)間的間隔 為，各有多長(zhǎng)，看看它們是否相等。假設(shè)，那么拉動(dòng)的紙帶做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)；假設(shè)不相等，那么做變速直線運(yùn)動(dòng)。3. 如何作vt圖象？

5、1畫出縱橫坐標(biāo)。2選擇適宜的單位。3確定適宜的最小分度。4對(duì)照表格在坐標(biāo)紙上描出點(diǎn)。5用一條平滑的曲線來(lái)“擬合描出的各點(diǎn)。4. 本卷須知：1使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶穿過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。2使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶。3釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。4對(duì)打上點(diǎn)的紙帶進(jìn)展數(shù)據(jù)處理，目的是研究紙帶或與紙帶相連的物體的運(yùn)動(dòng)情況，設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，那么紙帶上相鄰兩個(gè)點(diǎn)所表示的時(shí)間間隔就是T。假如數(shù)出紙帶上一系列點(diǎn)的總數(shù)為N，那么打這些點(diǎn)所用的總時(shí)間為，

6、假如測(cè)出這N個(gè)點(diǎn)之間的總間隔 s，那么時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度為。假如紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此式計(jì)算出來(lái)的就是紙帶的運(yùn)動(dòng)速度。三、誤差1. 偶爾誤差是指由人為因素造成的，用屢次測(cè)量的方法可以減小偶爾誤差。系統(tǒng)誤差是由實(shí)驗(yàn)原理不完善、儀器不準(zhǔn)確等因素造成的，特點(diǎn)是屢次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果總是大于或小于真實(shí)值，呈現(xiàn)單一傾向。2. 相對(duì)誤差。3. 有效數(shù)字是指帶有一位存疑數(shù)字的近似數(shù)字。例題1 當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)痕，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A. 點(diǎn)痕記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B. 點(diǎn)痕記錄了物體在不同時(shí)刻的位置或某段時(shí)間內(nèi)的位移C. 點(diǎn)在紙帶上的分布情況，反映了物體的形狀D. 點(diǎn)在紙帶

7、上的分布情況，反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況思路分析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄時(shí)間和位置的儀器，每隔一樣的時(shí)間打一次點(diǎn)，故相鄰點(diǎn)的間隔的變化，反映了物體速度的變化。故A、B、D正確。答案：ABD例題2 以下圖是某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz研究某物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)得到的一段紙帶，從A點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器到B點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器歷時(shí) s，位移為 m，這段時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度為 m/s，BC段的平均速度為 m/s，而AD段的平均速度是 m/s。思路分析：由頻率可以得到打點(diǎn)周期，T0.02s，tAB0.04s；由圖中數(shù)據(jù)，可得SAB2.8102；同理可得：；答案：0.04s；2.8102；0.7；1.1；0.76 點(diǎn)撥：平均速度的值與在哪段時(shí)間或在哪段位移上計(jì)算有關(guān)，要注意單位換算，有時(shí)單位標(biāo)在紙帶圖上，同時(shí)要注意圖中給出的是計(jì)時(shí)點(diǎn)還是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間隔是多少?！局R(shí)脈絡(luò)】【考慮】1. 怎樣得到瞬時(shí)速度？2. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能否使用直流電源？3. 假設(shè)電源的頻率是60Hz，打點(diǎn)周期還是0.02s嗎？【易錯(cuò)指津】時(shí)間間隔的計(jì)算：每5個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔是0.1s，每隔4個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔也是0.1s，那么5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔是0.08s？運(yùn)動(dòng)小車?yán)瓌?dòng)的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，在紙帶上留下的點(diǎn)痕中有5個(gè)連續(xù)明晰的點(diǎn)，測(cè)出5個(gè)點(diǎn)間的