教科版高中物理必修一课件：第一章 学生实验：用打点计时器测量平均速度

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1、第一章,学生实验：用打点计时器测量平均速度,学习目标 1.了解电磁打点计时器、电火花打点计时器的构造及工作原理并学会使用. 2.学会用打出的纸带求平均速度. 3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度. 4.能根据实验数据作出物体的速度时间图像，并能根据图像分析物体的运动,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.打点计时器是记录做直线运动物体的 和 的仪器. 2.电火花打点计时器： (1)工作电压： V 电源； (2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹.,

2、一、了解打点计时器,位置,时间,220,交流,3.电磁打点计时器： 如图1所示，为电磁打点计时器的结构图.,(1)工作电压：6 V以下的交流电源； (2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动，于是在纸带上留下一行点迹.,图1,4.打点周期 打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为50 Hz，计时器每隔s打一次点.,0.02,二、实验步骤,1.如图2所示，将木板固定在铁架台上，把电火花打点计时器安装在倾斜的木板上，把小车与纸带装好，接好 V 电源.,图2,220,交流,2.接通电源，将小车从斜面上由静止开始释放，纸带上就会打出一系列点迹. 3

3、.关闭电源，取下纸带，每5个点(即以 s为周期)标注一个计数点，如图3所示.,图3,0.1,三、分析与处理实验数据,1.测平均速度 用刻度尺测出n个点之间的距离x，n个点之间的时间间隔t_ s，根据平均速度 算出小车在OB、AC、BD、CE、DF段的平均速度，填入表中. 2.测瞬时速度 取包含某一位置在内的一小段位移x，根据v 测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.一般地，取以这个点为中间时刻的一段位移计算.,(n1)0.02,如图2中vD ，T为两个计数点间的时间间隔.,图2,四、注意事项,1. 打点前，应使物体停在 (填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置

4、. 2. 打点时，应先 ，待打点计时器打点稳定后，再 (填“接通电源”或“拉动纸带”). 3.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源. 4.对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计数点到起始点O之间的距离).读数时应估读到的下一位.,靠近,接通电源,拉动纸带,毫米,重点知识探究,一、打点计时器的应用原理及操作,例1 (多选)使用打点计时器测量瞬时速度时应注意 A.电火花计时器使用的电源是220 V的交流电源，电磁打点计时器使用的是直流6 V以下 B.使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带 C.使用打点计时器拉动纸带时，拉动的方向

5、应与两限位孔平行 D.打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源,解析,答案,解析 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源，故A错； 实验时应当先接通电源，再拉动纸带，故B正确； 为了减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，故C正确； 打点计时器不能长时间连续工作，故D正确.,例2 打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图4所示，纸带在A、C间的平均速度为_ m/s.在A、D间的平均速度为_m/s.B点的瞬时速度更接近于_ m/s.(结果保留两位小数),解析,答案,二、速度的计算,图4,0.35,0.42,0.35,解析 由题

6、意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s. A、C间的距离为14 mm0.014 m. A、C间对应的时间为0.022 s0.04 s. A、D间的距离为25 mm0.025 m. A、D间对应的时间为0.023 s0.06 sB点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度.,例3 某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点.相邻计数点间的距离如图5所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s.(本题计算结果均保留3位有效数字),解析,答案,图5,(1)在实验中，使用打点计时器时应先_再_(填“释放

7、纸带”或“接通电源”).,接通电源,释放纸带,解析 在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带.,(2) 每两个计数点间还有_个点没有标出.,解析,答案,4,(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.1 s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表.,0.400,0.479,0.560,解析,答案,(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图6直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.,解析,答案,图6,答案 见解析图,解析 图线如图所示：,当堂达标检测,1.练习使用打点计时器时，接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，

8、这两项操作的先后顺序是 A.先释放纸带，后接通电源 B.先接通电源，后释放纸带 C.释放纸带的同时接通电源 D.先接通电源或先释放纸带都可以,答案,1,2,3,4,5,2.你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，每隔1 s用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”.如果在纸带上点下了10个点，则在打下的这些点的过程中，纸带的运动时间是 A.1 s B.9 s C.10 s D.11 s,解析,答案,1,2,3,4,5,解析 每隔1 s用笔在纸带上点下一个点，如果在纸带上点下了10个点，也就有9个时间间隔，所以纸带的运动时间是9 s.

9、故选B.,3.打点计时器交流电源频率是50 Hz，则打点周期是_，实验得到做匀变速运动的纸带上A、B两点与B、C两点之间各有三个点，如图7所示，则相邻计数点的时间间隔是_.若测得x115 cm，x219 cm，则B点的瞬时速度是_m/s.(结果保留3位有效数字),答案,1,2,3,4,5,图7,0.02 s,0.08 s,2.13,4.如图8所示是一条打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示.,解析,答案,1,2,3,4,5,图8,(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.,0.40,0.69,1,2,3,

10、4,5,(2)在坐标纸中画出质点的速度时间图像.,解析,答案,1,2,3,4,5,答案 见解析图,解析 根据题(1)表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到图像如图所示.,1,2,3,4,5,5.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度.如图9所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t10.29 s，通过第二个光电门的时间为t20.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，则滑块通过第一个光电门的速度为_，通过第二个光电门的速度为_.(结果保留两位有效数字),解析,答案,图9,0.10 m/s,0.27 m/s,1,2,3,4,5,解析 由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示.,