人教版必修第一冊實(shí)驗用打點(diǎn)計時器測速度(課件)

第一章運(yùn)動的描述實(shí)驗用打點(diǎn)計時器測速度第一章運(yùn)動的描述實(shí)驗探究·新知導(dǎo)學(xué)典例精講·釋疑解惑隨堂練習(xí)實(shí)驗探究·新知導(dǎo)學(xué)典例精講·釋疑解惑隨堂練習(xí)課標(biāo)定位1.知道打點(diǎn)計時器的構(gòu)造及工作原理。2.掌握打點(diǎn)計時器的使用方法,知道相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔。3.會計算瞬時速度,會借助傳感器測速度。4.能用實(shí)驗數(shù)據(jù)描繪v-t圖像,并能根據(jù)圖像分析物體的運(yùn)動。課標(biāo)定位1.知道打點(diǎn)計時器的構(gòu)造及工作原理。素養(yǎng)闡釋1.通過正確使用打點(diǎn)計時器,培養(yǎng)實(shí)驗習(xí)慣和實(shí)驗態(tài)度。2.通過將極短時間內(nèi)的瞬時速度近似為這段時間內(nèi)的平均速度,體會和掌握科學(xué)的思維方法。3.通過描繪v-t圖像,培養(yǎng)處理圖像問題的能力和科學(xué)探究能力。素養(yǎng)闡釋1.通過正確使用打點(diǎn)計時器,培養(yǎng)實(shí)驗習(xí)慣和實(shí)驗態(tài)度。

實(shí)驗探究·新知導(dǎo)學(xué)實(shí)驗探究·新知導(dǎo)學(xué)一、打點(diǎn)計時器及其原理1.作用及分類打點(diǎn)計時器是一種使用交流(填“交流”或“直流”)電源的計時儀器,當(dāng)電源頻率為50Hz時,它每隔0.02s打一次點(diǎn)。打點(diǎn)計時器和紙帶配合,可以記錄物體運(yùn)動的時間及在一段時間內(nèi)的位移。供高中學(xué)生實(shí)驗用的計時器有電磁打點(diǎn)計時器和電火花計時器兩種。

一、打點(diǎn)計時器及其原理2.電磁打點(diǎn)計時器(1)工作電壓:約為8V的交流(填“交流”或“直流”)電源。(2)原理:接通電源后,在線圈和永久磁鐵的作用下,振片便振動起來,帶動其上的振針上下振動。這時,如果紙帶運(yùn)動,振針就通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一行小點(diǎn)。3.電火花計時器(1)工作電壓:220V交變電源。

(2)原理:當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時,就開始火花放電,于是在運(yùn)動的紙帶上打出一行點(diǎn)跡。2.電磁打點(diǎn)計時器(1)磁場力、重力并存(4)列出兩部分氣體初、末狀態(tài)各參量之間的關(guān)系方程；受力特征 只受恒定的電場力F＝Eq，方向與初速度方向垂直 只受大小恒定的洛倫茲力F＝qv0B，方向始終與速度方向垂直3．理解小電珠的伏安特性曲線為什么是曲線．第一類永動機(jī) 第二類永動機(jī)(2)往邊長為30～40cm的淺盤中倒入約2cm深的水，然后將痱子粉(或細(xì)石膏粉)均勻地撒在水面上．＝BScosωt(1)切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源．第一節(jié)歐姆定律、電阻定律、電功率及焦耳定律在與動量相關(guān)的臨界問題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系，即速度相等或位移相等．①當(dāng)m1＝m2時，v′1＝0，v′2＝v1，兩球碰撞后交換了速度．3．全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，這時就發(fā)生了全反射．(2)應(yīng)用幾何知識分析邊、角關(guān)系，找出臨界角．1．模型特點(diǎn)原因 電流表分壓考點(diǎn)三電功、電熱、電功率和熱功率4.兩種計時器的誤差比較電火花計時器在使用時對紙帶的運(yùn)動阻力極小,因而系統(tǒng)誤差較小。(1)磁場力、重力并存4.兩種計時器的誤差比較二、練習(xí)使用打點(diǎn)計時器1.實(shí)驗步驟(1)把打點(diǎn)計時器固定在桌子上并穿好紙帶。(2)把打點(diǎn)計時器的兩個接線柱接到交變電源上(電磁打點(diǎn)計時器接約8V的低壓交變電源,電火花計時器接220V交變電源)。(3)先接通電源開關(guān),再用手水平拉動紙帶,紙帶上就打下一行小點(diǎn),隨后立即關(guān)閉電源。二、練習(xí)使用打點(diǎn)計時器(4)取下紙帶,從能看得清的某個點(diǎn)開始,往后數(shù)出若干個點(diǎn),如果共有n個點(diǎn),那么n個點(diǎn)的間隔數(shù)為n-1個,則紙帶的運(yùn)動時間Δt=(n-1)×0.02s。(5)用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Δx。(4)取下紙帶,從能看得清的某個點(diǎn)開始,往后數(shù)出若干個點(diǎn),如2.注意事項(1)打點(diǎn)前,應(yīng)使物體停在靠近(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)打點(diǎn)計時器的位置。(2)打點(diǎn)時,應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計時器打點(diǎn)穩(wěn)定后,再拉動紙帶。(3)打點(diǎn)計時器不能連續(xù)工作太長時間,打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。(4)對紙帶進(jìn)行測量時,讀數(shù)應(yīng)估讀到分度值的下一位。2.注意事項三、用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度1.實(shí)驗原理紙帶上某一位置的瞬時速度,可以粗略地由包含這一位置在內(nèi)的一小段位移Δx內(nèi)的平均速度表示,即根據(jù)v=,當(dāng)Δt或Δx較小時,用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過該位置的瞬時速度。如圖所示,E點(diǎn)的瞬時速度可用D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表,即vE=。三、用打點(diǎn)計時器測量瞬時速度2.數(shù)據(jù)處理(1)測量:如圖所示,把紙帶上能看得清的某個點(diǎn)作為起始點(diǎn)O,以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D……,依次測出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離,再算出OA、AB、BC……的距離x1、x2、x3……。(2)計算:若打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為T,則A、B、C、D……2.數(shù)據(jù)處理(2)計算:若打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為T,則A、B(3)列表比較:把數(shù)據(jù)填入下表,根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動速度的變化情況。位置

v/(m·s-1)

(3)列表比較:把數(shù)據(jù)填入下表,根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶運(yùn)動速度的變(2)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值．刻度格數(shù)(2)方向特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥v.即F垂直于B、v決定的平面．(注意B和v可以有任意夾角)．(1)帶電體在磁場中，離開一個面的臨界狀態(tài)是對這個面的壓力為零．(1)動量守恒：由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的，爆炸時物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受到的外力，所以在爆炸過程中，系統(tǒng)的總動量守恒．的調(diào)節(jié)范圍 RER＋R0≤U≤E1．判定通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動或運(yùn)動趨勢，首先必須弄清楚導(dǎo)體所在位置的磁場分布情況，然后利用左手定則準(zhǔn)確判定導(dǎo)體的受力情況，進(jìn)而確定導(dǎo)體的運(yùn)動方向或運(yùn)動趨勢的方向．(2)利用P＝F·vcosα，其中v為物體運(yùn)動的平均速度．二、電磁感應(yīng)回路中電容器與電阻并聯(lián)問題2．用作圖法處理數(shù)據(jù)，如圖所示．不考點(diǎn)二衛(wèi)星運(yùn)行參量的比較與運(yùn)算(3)通過分析，確定粒子從一個場區(qū)進(jìn)入另一場區(qū)時的位置、速度大小和方向是解題的關(guān)鍵．原因 電流表分壓(3)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)．3.注意事項(1)為了減小實(shí)驗誤差,A、B、C、D……不一定是連續(xù)計時點(diǎn),比如可以每隔四個點(diǎn)選一個點(diǎn)(稱為計數(shù)點(diǎn)),此時兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T=0.1s。(2)計算計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度時,Δx、Δt應(yīng)取此計數(shù)點(diǎn)前、后兩個計數(shù)點(diǎn)之間的位移和時間,即v=。(2)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝四、用圖像表示速度1.速度—時間圖像(v-t圖像)用橫軸表示時間t,縱軸表示速度v,建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來,即得到物體運(yùn)動的v-t圖像。2.v-t圖像的意義v-t圖像非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況,但它不是(填“是”或“不是”)物體運(yùn)動的軌跡。四、用圖像表示速度

典例精講·釋疑解惑典例精講·釋疑解惑一、打點(diǎn)計時器的原理及操作【例題1】

用打點(diǎn)計時器可測紙帶運(yùn)動的時間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗步驟,按照你對實(shí)驗的理解,在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容,然后按實(shí)際操作的合理順序,將各步驟的字母代號寫在空白處。A.在電磁打點(diǎn)計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線,導(dǎo)線的另一端分別接在低壓

(填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上。

一、打點(diǎn)計時器的原理及操作【例題1】用打點(diǎn)計時器可測紙帶運(yùn)B.把電磁打點(diǎn)計時器固定在桌子上,讓紙帶穿過

,并壓在

下面。

C.用刻度尺測量從計時開始點(diǎn)到最后一個點(diǎn)間的距離Δx。D.切斷電源,取下紙帶,如果共有n個清晰的點(diǎn),則這段紙帶記錄的時間Δt=

。

E.打開電源開關(guān),再用手水平地拉動紙帶,紙帶上打下一系列小點(diǎn)。實(shí)驗步驟的合理順序是

。

B.把電磁打點(diǎn)計時器固定在桌子上,讓紙帶穿過,并壓在答案:交流

限位孔

復(fù)寫紙

(n-1)×0.02s

BAEDCF解析:打點(diǎn)計時器使用交變電源;把電磁打點(diǎn)計時器固定在桌子上,讓紙帶穿過限位孔,并壓在復(fù)寫紙下面;若打n個點(diǎn),則有(n-1)個時間間隔,故這段紙帶記錄的時間Δt=(n-1)×0.02

s;實(shí)驗步驟的合理順序是:BAEDCF。答案:交流限位孔復(fù)寫紙(n-1)×0.02sBAE二、實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理【例題2】

某同學(xué)在用打點(diǎn)計時器測速度的實(shí)驗中,用打點(diǎn)計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運(yùn)動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(diǎn)。相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示,每兩個相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.1s。(本題計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)二、實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理【例題2】某同學(xué)在用打點(diǎn)計時器測速度的實(shí)(1)在實(shí)驗中,使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)先

再

(填“釋放紙帶”或“接通電源”)。

(2)每兩個計數(shù)點(diǎn)間還有

個點(diǎn)沒有標(biāo)出。

(3)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點(diǎn)間的距離,每隔0.1s測1次速度,計算出打下B、C、D3個點(diǎn)時小車的瞬時速度,并將各個速度值填入下表。計數(shù)點(diǎn)BCDEF速度/(m·s-1)

0.6400.721(1)在實(shí)驗中,使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)先再(填“釋(4)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在下面的直角坐標(biāo)系中,并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線。(4)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在下面的直角坐答案:(1)接通電源

釋放紙帶

(2)4

(3)0.4000.479

0.560

(4)見解析圖解析:(1)

在實(shí)驗中,使用打點(diǎn)計時器時應(yīng)先接通電源,再釋放紙帶。答案:(1)接通電源釋放紙帶(2)4(3)0.400(4)圖線如圖所示:

(4)圖線如圖所示:1.處理紙帶時,一定要分清計時點(diǎn)和計數(shù)點(diǎn),搞清計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔T。2.利用極限思想將平均值過渡到瞬時值是物理學(xué)中常用的方法。紙帶上某點(diǎn)的瞬時速度等于以此為中心的前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。3.圖像標(biāo)度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點(diǎn)制定,以使圖線在坐標(biāo)系中合理分布,大小適中。1.處理紙帶時,一定要分清計時點(diǎn)和計數(shù)點(diǎn),搞清計數(shù)點(diǎn)之間的時隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)1.(打點(diǎn)計時器的使用)關(guān)于打點(diǎn)計時器,下列說法正確的是(

)A.紙帶上打的點(diǎn)越密,說明物體運(yùn)動得越快B.電火花計時器使用的是220V交變電源C.電火花計時器比電磁打點(diǎn)計時器打點(diǎn)頻率高D.實(shí)驗時應(yīng)先釋放小車,后接通打點(diǎn)計時器的電源1.(打點(diǎn)計時器的使用)關(guān)于打點(diǎn)計時器,下列說法正確的是(答案:B解析:紙帶上打的點(diǎn)越密,說明物體運(yùn)動越慢,A錯誤;電火花計時器使用的是220

V交變電源,B正確;兩種計時器電源頻率都是50

Hz,C錯誤;實(shí)驗時應(yīng)先接通打點(diǎn)計時器的電源,后釋放小車,D錯誤。答案:B2.(打點(diǎn)計時器的計時原理)你左手拿一塊表,右手拿一支筆,當(dāng)你的合作伙伴沿直線拉動一條紙帶,使紙帶在你的筆下向前移動時,每隔1s用筆在紙帶上點(diǎn)下一個點(diǎn),這就做成了一臺“打點(diǎn)計時器”。如果在紙帶上點(diǎn)下了10個點(diǎn),則在點(diǎn)下這些點(diǎn)的過程中,紙帶的運(yùn)動時間是(

)A.1s B.9s C.10s D.