高中物理 1.4 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度課件 新人教版必修1

1、4實(shí)驗(yàn):用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度,一,二,三,四,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2.會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 3.理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并會(huì)測量瞬時(shí)速度。 4.明確速度時(shí)間圖象的意義,掌握描點(diǎn)法畫圖象的方法,并畫出該實(shí)驗(yàn)中的速度時(shí)間圖象。,一,二,三,四,二、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)及紙帶、刻度尺、電源、導(dǎo)線等。,一,二,三,四,三、實(shí)驗(yàn)原理 1.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理構(gòu)造(如圖),一,二,三,四,電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí),由于紙帶受到的阻力較小,所以比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差小。 打在紙帶上的點(diǎn),記錄了紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,如果把紙帶跟物體連在一起,紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)

2、地表示出運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置。,一,二,三,四,3.粗略計(jì)算瞬時(shí)速度 如圖所示,d的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含d點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速度來表示,即可以用b、f(或c、e)兩點(diǎn)間的平均速度來代替d點(diǎn)的瞬時(shí)速度。,一,二,三,四,4.v-t圖象與其畫法 為了更直觀地反映物體的運(yùn)動(dòng)情況,我們可以用v-t圖象來表示速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。 以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,根據(jù)計(jì)算出的不同時(shí)刻對應(yīng)的瞬時(shí)速度值,在坐標(biāo)系中描點(diǎn),最后用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來就得到了一條能夠描述速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖線。,一,二,四,三,四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,了解

3、它的結(jié)構(gòu)。 (2)按照說明把紙帶裝好。 (3)接通電源,用手水平地拖動(dòng)紙帶,紙帶上就打出一行小點(diǎn),隨后立即關(guān)閉電源。,一,二,四,三,2.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度 (1)取下紙帶,從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始,往后數(shù)出若干點(diǎn)。將數(shù)出的點(diǎn)數(shù)n及這些點(diǎn)劃分出來的間隔數(shù)填入表中。并據(jù)此計(jì)算出紙帶從第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,將結(jié)果填入表中。 (2)用刻度尺測量出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離x,并填入表中。 (3)根據(jù)紙帶從第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離x,計(jì)算出紙帶在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均速度v,并填入表中。,一,二,三,一、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1.正確安裝復(fù)寫紙,調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置,使紙帶從

4、復(fù)寫紙圓片下穿過。 2.將計(jì)時(shí)器接入50 hz交流電源,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)從交流4 v開始,觀察振片振動(dòng)情況,若振幅較小,再升高電壓至6 v。 3.接通電源,計(jì)時(shí)器工作,待12 s后再拖動(dòng)紙帶打出點(diǎn)跡。觀察點(diǎn)跡是否清晰,打完點(diǎn)后,立即關(guān)閉電源(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的,避免線圈過熱而損壞)。,一,二,三,4.在紙帶上打不出點(diǎn)或點(diǎn)跡顏色過淡的情況下,糾正的方法有三種:電源電壓較低,可適當(dāng)調(diào)高;調(diào)整復(fù)寫紙位置或更換復(fù)寫紙;調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針高度。 5.畫v-t圖象時(shí),橫軸與縱軸單位長度的確定要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大值、最小值合理選取,使描繪的圖象能充滿坐標(biāo)平面的大部分空間。 6.畫v-t圖象時(shí),不

5、可以用折線將坐標(biāo)系中所描繪的點(diǎn)進(jìn)行連接,而應(yīng)用一條平滑曲線來“擬合”坐標(biāo)系中所描出的點(diǎn)。這樣,曲線反映的規(guī)律才更接近真實(shí)情況。,一,二,三,二、誤差分析 1.利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差,應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移x來求平均速度。 2.分段測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來誤差。為減小此誤差,應(yīng)一次性測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)o的距離,再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。,一,二,三,一,二,三,2.用v-t圖象描述物體的速度 (1)v-t圖象的畫法:用橫軸表示時(shí)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,即得到如圖

6、所示的v-t圖象。 (2)v-t圖象的意義:v-t圖象非常直觀地表示速 度隨時(shí)間變化的情況,它不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。 (3)圖象法是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常用方法。運(yùn)用圖象處理數(shù)據(jù)有許多優(yōu)點(diǎn),如可以使物理規(guī)律直觀易懂,可以減小誤差,可以方便地獲得某些未經(jīng)測量或無法直接測量的物理數(shù)據(jù)等。,類型一,類型二,類型三,【例題1】 一同學(xué)在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),紙帶上的點(diǎn)不是圓點(diǎn)而是一些短線,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是() 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)針壓得過緊 解析:接在直流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不會(huì)工作,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;打點(diǎn)與電壓是否穩(wěn)定無關(guān),點(diǎn)痕輕重與電壓有關(guān),選項(xiàng)b錯(cuò)誤;頻率不同打的

7、點(diǎn)仍為圓點(diǎn),選項(xiàng)c錯(cuò)誤;打點(diǎn)針壓得過緊,針和紙帶接觸時(shí)間長,打出一些短線,選項(xiàng)d正確。 答案:d 題后反思明確電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理是關(guān)鍵。,類型一,類型二,類型三,【例題2】 某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s 打一個(gè)點(diǎn),圖中o點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn),a、b、c、d為每兩點(diǎn)選定一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù),問:打a、d點(diǎn)時(shí)間間隔內(nèi)紙帶的平均速度有多大?打b點(diǎn)時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度有多大?你能算出打od點(diǎn)時(shí)間間隔內(nèi)紙帶的平均速度嗎? 點(diǎn)撥:根據(jù)平均速度和瞬時(shí)速度的定義式求解。注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的區(qū)別。計(jì)時(shí)點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)際打出的點(diǎn),而計(jì)數(shù)點(diǎn)則是測量時(shí)從計(jì)時(shí)點(diǎn)中按一定的標(biāo)準(zhǔn)選出的點(diǎn)。

8、,類型一,類型二,類型三,解析:ad段的平均速度 當(dāng)時(shí)間間隔很短時(shí),可以用平均速度代替瞬時(shí)速度,故b點(diǎn)的瞬時(shí)速度 無法算出od段的平均速度,因?yàn)椴恢纎d間有多少個(gè)點(diǎn),因而不知道od段的時(shí)間間隔。 答案:231.25 cm/s212.50 cm/s不能算出od段的平均速度,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,【例題3】 一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖所示,0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示。求出打計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)對應(yīng)的紙帶的瞬時(shí)速度并畫出速度時(shí)間圖象。,類型一,類型二,類型三,類型一,類型二,類型三,解析:1點(diǎn)是0、2間的中間時(shí)刻,求出0、2 間的平均速度即可認(rèn)為是1點(diǎn)的瞬時(shí)速度, 同理2、3、4、5點(diǎn)的瞬時(shí)速度也可求出。 0和6兩個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度不便求出,然后畫 出速度時(shí)間圖象。注意相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間 的時(shí)間間隔t=0.1 s,即v1=0.195 m/s,v2= 0.40 m/s,v3=0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s。 以o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示速度,建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)前面計(jì)算出的結(jié)果在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn),然后用平滑的曲線連接各點(diǎn)得到速度時(shí)間圖象如圖所示。 答案:0.195 m/s0.40 m/s0.61 m/s0.69 m/s