高中物理人教版第一章運(yùn)動(dòng)的描述4實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 優(yōu)秀

實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度【目標(biāo)導(dǎo)航】1．學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，能根據(jù)紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)情況。2．能根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度。3．能夠根據(jù)紙帶粗略測(cè)量物體的瞬時(shí)速度。4．了解誤差和有效數(shù)字?！緦?dǎo)學(xué)重點(diǎn)】1．學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．能根據(jù)紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度．3．會(huì)用描點(diǎn)法描繪物體的速度一時(shí)間圖象，并從中獲取物理信息．【導(dǎo)學(xué)難點(diǎn)】處理紙帶的方法，用描點(diǎn)法畫(huà)圖象的能力．【過(guò)程引領(lǐng)】把紙帶跟運(yùn)動(dòng)的物體連在一起,研究物體的運(yùn)動(dòng)情況【自主探究】1、儀器構(gòu)造（1）下圖為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)出了幾個(gè)主要部件的代號(hào)，它們的名稱(chēng)分別是：1、2、3、4、5、6、7、8、9、（2）右為電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖2．儀器原理電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠電磁感應(yīng)帶動(dòng)探針振動(dòng)通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙打點(diǎn);它使用電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在以下，當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，它每隔打一個(gè)點(diǎn)，通電前把紙帶穿過(guò)，再把套在軸上的復(fù)寫(xiě)紙片壓在紙帶的上面，接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，便振動(dòng)起來(lái)，帶動(dòng)其上的上下振動(dòng)。這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙片在紙帶上留下一行小點(diǎn)，如果把紙帶跟運(yùn)動(dòng)的物體連在一起，即由物體帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)，紙帶上各點(diǎn)之間的距離就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的;電火花計(jì)時(shí)器靠產(chǎn)生電火花放電蒸發(fā)墨粉打點(diǎn),這種計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)受到的阻力比較，實(shí)驗(yàn)誤差也就比較。3．偶然誤差是指由因素造成的，用的方法可以減小偶然誤差。系統(tǒng)誤差是由、造成的，特點(diǎn)是多次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果總是真實(shí)值，呈現(xiàn)單一傾向,相對(duì)誤差等于,有效數(shù)字是指帶有一位的近似數(shù)字。【自主梳理】：探究中遇到的問(wèn)題想問(wèn)同學(xué)的？探究中遇到的問(wèn)題想問(wèn)老師的?【名師導(dǎo)學(xué)】：【基礎(chǔ)訓(xùn)練題】在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器前應(yīng)檢查（）A、所用電源是否符合要求B、紙帶是否平整C、打點(diǎn)周期的等時(shí)性是否良好D、復(fù)寫(xiě)紙安裝是否正確編者意圖展示：本題重點(diǎn)考查打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用【解析】（1）還應(yīng)檢查振針的高度是否適當(dāng)，固定振動(dòng)片的螺絲是否松動(dòng)，如果有上述現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)、雙點(diǎn)、等時(shí)性不良情況。（2）如果經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有問(wèn)題，不要自己調(diào)整，應(yīng)請(qǐng)實(shí)驗(yàn)老師調(diào)整，（3）一個(gè)性能良好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振動(dòng)片的固有頻率和所使用交流電頻率相等，這樣使振動(dòng)片共振，振幅較大，打點(diǎn)清晰，等時(shí)性好，而振動(dòng)片的固有頻率與振動(dòng)片的長(zhǎng)度及材料的彈性系數(shù)有關(guān)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)振動(dòng)片的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整它的固有頻率，改變振動(dòng)片的長(zhǎng)度，觀察振動(dòng)片的振幅，把振動(dòng)片長(zhǎng)度固定在振幅最大位置。本題選A、B、C、D【基礎(chǔ)訓(xùn)練題】打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．如果把紙帶和運(yùn)動(dòng)的物體連接在一起，紙帶上的（a（a）（b）（c）（d）編者意圖展示：本題重點(diǎn)考查如何利用紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況【解析】(a)，(b)的各點(diǎn)分布較為均勻，是勻速運(yùn)動(dòng)，但從點(diǎn)子的疏密程度來(lái)看，(b)上的點(diǎn)子較稀疏，所反映的物體運(yùn)動(dòng)較快，速度較大．(c)表示物體運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越快，速度在增大，(d)表示物體運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越慢，速度在減?。灸芰μ嵘}】某次實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電的頻率為50Hz，紙帶的記錄如圖所示,圖中O點(diǎn)為紙帶的第一個(gè)點(diǎn)，接下來(lái)的前幾個(gè)點(diǎn)模糊,因此從A點(diǎn)開(kāi)始每打五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),推測(cè)紙帶的運(yùn)動(dòng)是加速還是減速？在打出A、F這兩點(diǎn)的時(shí)間間隔中，紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度是多大？B點(diǎn)的瞬時(shí)速度為多大？OOABCDEFG單位:cm編者意圖展示：本題重點(diǎn)考查如何利用紙帶求解一段時(shí)間內(nèi)平均速度或某一時(shí)刻瞬時(shí)速度的方法【解析】從A點(diǎn)開(kāi)始每打五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間只有5個(gè)間隔，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t=×5s=，每隔紙帶運(yùn)動(dòng)的位移分別是2.15cm、2.89cm、3.74cm、4.32cm、5.15cm，說(shuō)明紙帶作加速運(yùn)動(dòng)．A、F間紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度為B點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用AC、AD、AE或AF段的平均速度表示，其中AC段的平均速度最接近B點(diǎn)瞬時(shí)速度．【能力提升題】：某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)測(cè)量點(diǎn)．其相鄰兩點(diǎn)間的距離如下圖所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的測(cè)量點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為.(1)若用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間中點(diǎn)的速度代替該過(guò)程中的平均速度.試根據(jù)紙帶上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離，每隔測(cè)一次速度，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表(要求保留三位有效數(shù)字)瞬間速度vBvCvDvEvF數(shù)值/(m·s－1)(2)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在下圖所示的直角坐標(biāo)系中，并畫(huà)出小車(chē)的瞬時(shí)速度隨時(shí)變化的關(guān)系圖線．編者意圖展示：本題重點(diǎn)考查探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,如何利用紙帶求解一段時(shí)間內(nèi)平均速度或某一時(shí)刻瞬時(shí)速度的方法【解析】(1)每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度可求出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小分別是0.400m/s;0.479m/s;0.560m/s;0.640m/s;0.721m/s(2)瞬時(shí)速度隨時(shí)變化的關(guān)系圖線如右圖【高手支招】：一．利用紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況1.點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動(dòng)的速度小，點(diǎn)稀疏的地方表示速度大。2.若點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運(yùn)動(dòng)，若點(diǎn)與點(diǎn)間距越來(lái)越大，則物體做加速運(yùn)動(dòng)，反之做減速運(yùn)動(dòng).二．平均速度和瞬時(shí)速度的計(jì)算1.平均速度：兩點(diǎn)間平均速v＝eq\f(Δx,Δt)，這里Δx可以用直尺測(cè)量出兩點(diǎn)間的距離，Δt為兩點(diǎn)間的時(shí)間隔數(shù)與兩點(diǎn)間時(shí)間間隔的乘積;2.瞬時(shí)速度：用包含某點(diǎn)在內(nèi)的一段時(shí)間內(nèi)的平均建度粗略表示該點(diǎn)的瞬時(shí)速度三．實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度注意事項(xiàng)1.開(kāi)始釋放小車(chē)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2.先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后，再放開(kāi)小車(chē)，當(dāng)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)及時(shí)斷開(kāi)電源。3.要防止鉤碼落地和小車(chē)跟滑輪相撞，當(dāng)小車(chē)到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它。4.牽引小車(chē)的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過(guò)大而使紙帶上的點(diǎn)太少，或者加速度太小而使各段位移無(wú)多大差別，從而使誤差增大。【同步演練】：一．選擇題1．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，下列說(shuō)法中正確的是()A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)用低壓交流電源，交流電頻率必須為50HzB．紙帶必須穿過(guò)限位孔，并注意把紙帶壓在復(fù)寫(xiě)紙的上面C．要先通電，后釋放紙帶，紙帶通過(guò)后立即切斷電源D．為減小摩擦，每次釋放紙帶前應(yīng)先將紙帶理順2．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)痕，下列說(shuō)法中正確的是()A．點(diǎn)痕記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和速度的大小B．點(diǎn)痕記錄了物體在不同時(shí)刻的位置和某段時(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運(yùn)動(dòng)情況D．根據(jù)紙帶上的點(diǎn)痕可以知道任一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度3．某同學(xué)在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶上點(diǎn)不是圓點(diǎn)而是一些短線，這可能的原因是()A．接在直流電源上B．電源電壓不穩(wěn)C．電源頻率不穩(wěn)D．打點(diǎn)針壓得過(guò)緊4．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期取決于（）A．交流電壓的高低B．交流電的頻率C．永久磁鐵的磁性強(qiáng)弱D．振針與復(fù)寫(xiě)紙間的距離5．在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)（）A、每打完一列點(diǎn)子就要切斷電源,防止線圈過(guò)熱而損壞B、不要移動(dòng)圓形復(fù)寫(xiě)紙片的位置,以充分利用復(fù)寫(xiě)紙的各個(gè)部位，可保證打點(diǎn)清晰C、紙帶一定要從兩限位孔穿過(guò)，并且壓在復(fù)寫(xiě)紙的下面D、側(cè)向移動(dòng)限位孔位置，在一條紙帶上可以打出兩列點(diǎn)，提高紙帶的利用率6．某同學(xué)用手水平地拉動(dòng)紙帶，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后紙帶上打下一系列點(diǎn)，他要根據(jù)這一系列點(diǎn)，計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度及判斷紙帶是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列操作中正確的是()A．首先要查清共有多少個(gè)點(diǎn)B．首先從第一個(gè)能看清的點(diǎn)數(shù)起，查清共有多少個(gè)點(diǎn)C．分別測(cè)量出每?jī)蓚€(gè)相鄰清晰點(diǎn)間的距離，然后相加，把相加的結(jié)果作為所有能看清點(diǎn)間的總長(zhǎng)度，用來(lái)計(jì)算平均速度D．分別測(cè)量出每?jī)蓚€(gè)相鄰清晰點(diǎn)間的距離，用來(lái)計(jì)算各段的平均速度，判斷是是否是勻速運(yùn)動(dòng)7．運(yùn)動(dòng)小車(chē)?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)子中有5個(gè)連續(xù)清晰的點(diǎn)，測(cè)出5個(gè)點(diǎn)間的距離為20cm，則（）A、小車(chē)運(yùn)動(dòng)的平均速度為2.00m/sB、小車(chē)運(yùn)動(dòng)的平均速度為2.50m/sC、小車(chē)運(yùn)動(dòng)的平均速度為200m/sD、小車(chē)運(yùn)動(dòng)的平均速度為250m/s8.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、平板、小車(chē)等器材做研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，下圖是學(xué)生即將釋放小車(chē)之前的裝置圖．該裝置圖中有3處明顯錯(cuò)誤，它們是：__________________________________；__________________________________；__________________________________；9.在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零刻度線跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離填入下列表格中．以小車(chē)在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度表示這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度計(jì)算小車(chē)通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度公式為v2=________（以d1、d2及相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間T來(lái)表示）代入得v2=____m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）10.在做《研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)》的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是（選“交流”或“直流”）電源；實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖所示0、1、2、3、4、5、6為實(shí)驗(yàn)中所取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，那么相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s；打印計(jì)數(shù)點(diǎn)2、6這段時(shí)間時(shí)紙