高中物理人教版 (新课标)必修1第一章 运动的描述4 实验：用打点计时器测速度备课课件ppt

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1. 打点计时器的原理(1) 电磁打点计时器电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内运动情况的计时仪器,它使用 电源,当电源的频率是50 Hz时,它每隔 打一个点.构造如图所示: 、② 、③ 、、⑤ 、⑥ 、⑦ 、⑧ .(2) 电火花计时器
电火花计时器在纸带上打点的不是振针和复写纸,而是电火花和墨粉,其构造图如图所示：2. 用打点计时器测量瞬时速度根据平均速度的定义式 ,当 很短时,可以认为 表示t时刻的瞬时速度.3. 速度—时间图象（vt 图象）是用来描述 随 变化关系的图象.4. 偶然误差是指由 因素造成的，用 的方法可以减小偶然误差. 系统误差是由某些特定的、经常性的原因造成的，特点是偏大或偏小于真实值，呈现单一倾向.5.有效数字是指带有一位 的近似数字.
自我校对1.（1）低压交流0.02 s ①接线柱 ②线圈 ③永久磁铁④振片 ⑤振针 ⑥限位孔 ⑦复写纸 ⑧纸带2. 速度时间3. 偶然多次测量求平均值4. 不准确数字
典型例题1. 关于误差，下列说法正确的是（ ）A. 仔细测量可以避免误差B. 误差是实验中产生的错误C. 采用精密仪器，改进实验方法，可以消除误差D. 实验中产生的误差是不可避免的，但可以设法尽量减小误差
【解析】误差不是错误，错误可避免，误差不可避免，但可以通过采用精密仪器，改进实验方法尽量减少误差. 【答案】 D 2. 用毫米刻度尺测量物体的长度，下列哪些读数符合有效数字要求( ) m 4 m cm mm【解析】有效数字是带有一位不可靠数字的近似数字，毫米刻度尺的精确数字是毫米位，所以最后一位数字应该是毫米的下一位. 【答案】 BC3. 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用 电源的仪器，电磁打点计时器的工作电压是，电火花计时器的工作电压是 V，其中 实验误差较小.当电源频率是50 Hz时，它每隔 s打一次点. 【答案】交流 6 V以下 220 电火花计时器 0.02
如何根据打点计时器打出的纸带上点迹情况来定性判断纸带做什么运动?如果所打出的纸带上点迹均匀分布(即等间距),则说明纸带做匀速直线运动;若所打出的纸带上的点越来越稀疏,则说明纸带做加速运动;若所打出的纸带上的点越来越密集,则说明纸带做减速运动.
一、实验目的1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器,学会用纸带求速度;2.学会用图象法表示速度.二、实验步骤1. 把打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面.2. 把打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上.
3. 接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点.4. 取下纸带,从能看得清的某个点数起,数一数纸带上共有多少个点;算一算打下这些点纸带的运动时间t是多少;用直尺量出打下这些点纸带通过的距离x是多少;利用公式v=xt算出纸带在这段时间内的平均速度.5. 得出每段的平均速度,在要求不是很精确的情况下,此值就可以认为是该段上任一点的瞬时速度.6. 在纸带上找出连续的6个点,分别标上记号A、B、C、D、E、F,如图所示,用直尺量出相邻的两个点间的距离x1、x2、x3、x4、x5.
三、数据处理1.把x1、x2、x3、x4、x5填入下表.根据这些数据,判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动,并说明理由.2.用图象表示速度v-t图象(1) v-t图象.在平面直角坐标系中,纵轴为速度轴,横轴为时间轴,图象中的点表示该时刻的速度,所得到的图象为速度—时间图象.(简称v-t图象)2. 图象的意义图象反映的是物体的速度随时间的变化关系,并不是物体的运动轨迹.
3. 用v-t图象描述物体的运动在v-t图象中,用点表示出对应于时刻的瞬时速度,然后用一条平滑曲线将这些点连接起来.即得到了物体运动的v-t图象,然后通过分析图象可得出物体的运动情况.4. 匀速直线运动的v-t图象(1) 是一条与时间轴平行的直线.(2) 直线在纵轴上的截距表示速度,截距越大物体的速度越大.(3) 速度图线与时间轴所包围图形的面积表示这段时间内物体的位移.如上图中阴影部分的面积S1=v1t表示甲物体在t时间内的位移x1,同样地,乙物体在t时间内的位移为x2=v2t.四、注意事项1. 计时器打出的点迹不清晰,原因主要是电压偏低、振针位置不合适、复写纸使用时间过长.
2. 如果打出的是短横线,应调整一下振针与复写纸的高度,使之增大一些.3. 使用打点计时器时,应先接通电源待打点稳定后,再拉动纸带.4. 手拉纸带时速度应快一些,以免点迹太密集.5. 打点计时器不能持续工作太长时间,应注意打点完毕后及时关闭电源. 例1对打点计时器打点的时间间隔，下列说法中正确的是( )A. 同一打点计时器，当交流电的频率增大时，相邻两点间记录的时间间隔变小B. 同一打点计时器，当交流电的频率增大时，相邻两点间记录的时间间隔变大
C. 同一打点计时器，当纸带运动速度增大时，相邻两点间记录的时间间隔变大D. 同一打点计时器，当纸带运动速度增大时，相邻两点间记录的时间间隔不变【点拨】弄清打点计时器的工作原理，掌握打点计时器的打点时间间隔由哪个因素决定，是解决这类题目的关键.【解析】根据打点计时器的原理可知，打点计时器打点的时间间隔只与交流电的频率有关，频率越高，打点的时间间隔越小，与纸带的运动速度无关.故A、D正确.【答案】AD
1. 在使用打点计时器时( )A. 应先接通电源，再让纸带运动B. 应先让纸带运动，再接通电源C. 在让纸带运动的同时接通电源D. 先让纸带运动或先接通电源均可【解析】先接通电源再让纸带运动，可使纸带上打出的点更多，纸带的利用率更高.如果先释放纸带再接通电源，那么在纸带运动较快的情况下，可能造成纸带上无点的现象.最好在让纸带运动的同时接通电源，但是很难做到.【答案】 A
例2如图为一质点的速度—时间图象,下列说法中正确的是( )A. 质点在第1秒,第2秒和第4秒内均做匀速直线运动B. 质点在第1秒内的速度大于第4秒内的速度C. 质点在第3秒内处于静止状态D. 质点在前4秒内的位移为15米
【点拨】能根据v-t图象判断物体的运动情况并能求物体的位移是解决本题的关键.
【解析】匀速直线运动的速度—时间图象为平行于时间轴的直线,所以A选项正确.且第1秒、第2秒和第4秒内的速度分别为6 m/s、3 m/s、-6 m/s.第1秒与第4秒内速度大小相等,方向相反,故B选项错误.质点在第3秒内速度为零,则处于静止状态,故C选项正确.根据速度—时间图象可知,质点在第1秒内的位移为x1=v1t1=6 m,在第2秒内的位移为x2=v2t2=3 m,在第3秒内静止,所以x3=0.在第4秒内的位移为x4=v4t4=-6 m,负号表示质点的运动方向与假定的正方向相反,即与前两秒内运动方向相反.故前4秒内的总位移为x=x1+x2+x3+x4=(6+3-6)m=3 m.所以D选项错误.【答案】AC
2. (改编题)小华以一定的速度去同学家送一本书，停留一会儿后，又以相同的速率沿原路返回家中，则下图的速度—时间图象可以表示他的运动情况的是（ ）
【解析】图象A表示的是沿同一方向的运动,图象B表示从静止开始加速运动,静止一段时间再加速运动.图象C表示先加速又匀速最后减速,上述三项中均与题意不符.故选D正确. 【答案】 D
（1） 两种打点计时器所用的电源不同：电火花计时器用的是220 V交流电源，而电磁打点计时器用的是4~6 V低压交流电源.记忆不清或混淆易出现错误.（2） 在确定运动时间时，不要把点子数与点子间隔数混淆：如纸带上有连续的n个点，则点子间隔数为（n-1），运动时间为0.02（n-1） s.(3)对于v-t图象、x-t图象不能正确区分，特别是图线相同时，往往混淆，有的同学有时会把图线误当做物体运动的轨迹.【例】电磁打点计时器所用的电源是50 Hz、6 V的交流电源，其相邻两个点的时间间隔为T，若纸带上共有n个点，且纸带上记录的时间为t，则下列说法中正确的是( )