《04 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《04 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第4節(jié) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 自主學(xué)習(xí)、明確目標(biāo) 1．了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本構(gòu)成，知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理，并學(xué)會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 2．學(xué)會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)分析速度的變化情況，并學(xué)會(huì)測(cè)定平均速度和測(cè)量瞬時(shí)速度。 3．明確速度—時(shí)間圖象的意義，描點(diǎn)法畫(huà)圖象的方法，并畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中的速度—時(shí)間圖象。 4．通過(guò)對(duì)紙帶的處理過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力，體會(huì)處理問(wèn)題的方法，領(lǐng)悟如何間接測(cè)一些不能直接測(cè)量的物理量的方法。 5．通過(guò)畫(huà)速度—時(shí)間圖象培養(yǎng)學(xué)生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力，體驗(yàn)數(shù)學(xué)工具在物理發(fā)展中的作用。 6．重點(diǎn)：由紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。

2、7．難點(diǎn)：對(duì)紙帶數(shù)據(jù)的處理。 研討互動(dòng)、問(wèn)題生成 【問(wèn)題1】怎樣測(cè)定物體的運(yùn)動(dòng)速度 【問(wèn)題2】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用低壓交流電源工作，能不能用直流電源呢，為什么? 【問(wèn)題3】從原理上講兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器哪中誤差更小，為什么? 【問(wèn)題4】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能記錄哪些信息? 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器中怎樣安放復(fù)寫(xiě)紙和紙帶? 【問(wèn)題5】為什么要先打開(kāi)電源讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先工作再松手打紙帶? 【問(wèn)題6】怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度? 【提出你的疑惑】： 典例探究 方法歸納 【探究1】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理 例1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期取決于 (

3、 ) 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 答案：B 解析：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期，即振針擊打復(fù)寫(xiě)紙和紙帶的周期，從它利用電磁感應(yīng)打點(diǎn)的原理可知，振針是由振片帶動(dòng)振動(dòng)的，而振片上下振動(dòng)的周期就是線圈中磁場(chǎng)變化的周期，與所用交流電源的電流方向變化周期相對(duì)應(yīng)．也就是交流電的周期，等于交流電的頻率的倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50Hz，則交流電的周期為1/50s＝0．02s．我國(guó)使用的交流電的頻倒數(shù)，即若使用電源的頻率為50Hz，則交流電的周期為頻率統(tǒng)一為50 Hz。 點(diǎn)悟：熟悉物理儀器的原理，是做好物理實(shí)驗(yàn)的前

4、提。 【練習(xí)1】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是( ) A．時(shí)間間隔 B．位移 C．加速度 D．平均速度 解析：從打下的紙帶上數(shù)一下點(diǎn)的個(gè)數(shù)就知道時(shí)間，因?yàn)閮蓚€(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.故A選項(xiàng)正確。用刻度尺量一下任意兩個(gè)點(diǎn)間的距離，就知道了物體的位移。故B選項(xiàng)正確。從紙帶上不能直接得到加速度、平均速度，只可以間接計(jì)算。故C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：AB 【探究2】利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求平均速度 【例2】用同一底片對(duì)著小球運(yùn)動(dòng)的路徑每隔0.1 s拍一次照，得到的照片如

5、圖1所示，求小球的平均速度。 圖1 解析：根據(jù)題意，小球從1 cm到6 cm位置，位移s＝5 cm，所用時(shí)間t＝0.3 s，平均速度v＝s／t＝0.17 m／s。 點(diǎn)評(píng)：本題初看是一新情景的題，經(jīng)分析可看出本題的做法與利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法一致．題目不難，學(xué)生能很快求出平均速度．所以培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力是非常重要的． 【練習(xí)2】某次打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上依次打出A、B、C、D、E、F等一系列的點(diǎn)，測(cè)得距離AB=11.0mm, AC=26.5mm, AD=40.0mm, AE=48.1mm, AF=62.5mm。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明在打A、F點(diǎn)的時(shí)間間隔內(nèi)，紙帶是否做勻速直線運(yùn)

6、動(dòng)。如果是，則求速度；如果不是，則求平均速度。已知打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s。 提示：計(jì)算距離AB、BC、CD、DE、EF是否相等。 解析：AB=11.0mm, BC=AC－AB=15.5mm, CD=AD－AC=13.5mm, DE=AE－AD=8.1mm, EF=AF－AE=14.4mm, 各段距離不等，說(shuō)明在打A、F點(diǎn)的時(shí)間間隔內(nèi)，紙帶不是做勻速直線運(yùn)動(dòng)。m/s=0.625m/s。 點(diǎn)悟：物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的判據(jù)是：在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，物體的位移均相等。 【探究3】利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求瞬時(shí)速度并畫(huà)速度一時(shí)間圖線。 例2、如圖2所示，是一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，0、1

7、、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(huà)出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示，求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并畫(huà)出速度一時(shí)間圖線。 圖2 解析： (1)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(huà)出速度一時(shí)間圖線，注意相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s。 即:v1=0.195m/s,v2=0.40m/s,v3=0.51m/s,v4=0.69m/s,v5=0.70m/s。 (2) 以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系． 橫坐標(biāo)：表示時(shí)間　 縱坐標(biāo)：表示速度

8、 圖3 根據(jù)第一問(wèn)計(jì)算出的結(jié)果在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后連線得到圖象如圖3所示。 合作探究，問(wèn)題解決 探究一：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理和用途 1、下列關(guān)于使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說(shuō)法，其中正確的是 ( ) A．不要在未放紙帶時(shí)通電打點(diǎn)，每次打點(diǎn)完畢，應(yīng)及時(shí)切斷電源，切忌長(zhǎng)時(shí)間通電使用 B．每打完一條紙帶，要將復(fù)寫(xiě)紙調(diào)整一下，確保下一次打點(diǎn)清晰 C．若發(fā)現(xiàn)振片振幅不穩(wěn)定，應(yīng)調(diào)節(jié)振片螺母，以使振動(dòng)穩(wěn)定 D．若打出的點(diǎn)帶尾巴或雙點(diǎn)，則是由于打點(diǎn)針太長(zhǎng)所造成的，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)打點(diǎn)針的長(zhǎng)度 答案：ABCD 2、下列關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說(shuō)法中正確的是　( ) A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓直流電

9、源 B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源 C．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s D．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1 s 答案：BC 3、使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)注意　( ) A．無(wú)論使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還是電火花計(jì)時(shí)器，都應(yīng)該把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫(xiě)紙片壓在紙帶的上面 B．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再拉動(dòng)紙帶 C．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在拉動(dòng)紙帶時(shí)，拉動(dòng)的方向應(yīng)與限位孔平行 D．使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先固定在桌子上 答案：BCD 4、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可求出 ( ) A．能準(zhǔn)確求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 B．

10、能粗略地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 C．能準(zhǔn)確求出某位移內(nèi)的平均速度 D．可利用某時(shí)段的平均速度代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速度 答案：BCD 探究二：紙帶選取和誤差分析 5、當(dāng)紙帶與運(yùn)動(dòng)物體連接時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)跡。下列關(guān)于紙帶上點(diǎn)跡的說(shuō)法中正確的是（ ） A．點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 B．點(diǎn)跡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．紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀 D．紙帶上點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況 解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔一定的時(shí)間（當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s）打下一個(gè)點(diǎn)，因而點(diǎn)跡記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，也記錄了物體在不同時(shí)刻的位

11、置和某段時(shí)間內(nèi)的位移；點(diǎn)跡的分布情況反映了物體的運(yùn)動(dòng)情況，而不能反映物體的質(zhì)量和形狀。正確選項(xiàng)為A、B、D。 答案：ABD 6、通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條打點(diǎn)紙帶，如果點(diǎn)的分布不均勻，那么是點(diǎn)密集的地方紙帶運(yùn)動(dòng)速度比較大，還是點(diǎn)稀疏的地方紙帶運(yùn)動(dòng)速度比較大？為什么？ 解析：根據(jù)平均速度公式進(jìn)行討論，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔△t保持不變，點(diǎn)稀疏的地方△x大，從而紙帶的運(yùn)動(dòng)速度比較大。 答案：點(diǎn)稀疏的地方速度大。 7、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，振針每隔0.02 s在紙帶上打一個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)在用此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定物體的速度，當(dāng)電源的頻率低于50 Hz時(shí)，數(shù)

12、據(jù)計(jì)算仍然是按照每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)來(lái)處理的．則測(cè)出的速度數(shù)值與物體的實(shí)際速度相比，是偏大還是偏小?為什么? 解析：當(dāng)電源頻率低于50 Hz時(shí)，實(shí)驗(yàn)中實(shí)際時(shí)間間隔大于0.02 s，數(shù)值計(jì)算時(shí)如按照實(shí)際時(shí)間間隔，得到實(shí)際速度，若實(shí)驗(yàn)時(shí)仍用0.02 s作為時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算，實(shí)驗(yàn)數(shù)值比物體的實(shí)際速度偏大。 答案：速度偏大 探究三：紙帶上的數(shù)據(jù)處理 8、如圖4所示，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶判斷哪條紙帶表示物體做勻速運(yùn)動(dòng) （ ） 　　 　　　　　　　　　　　A　　　　　　　　　　　　　　　　B 　　 　　　　　　　　　　　C　　　　　　　　　　　　　　　　D 圖4 答案：

13、B 9、某興趣小組的同學(xué)們?cè)谧觥坝么螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，讓重錘自由下落，打出的一條紙帶如圖5所示，圖中直尺的單位為cm，點(diǎn)O為紙帶上記錄到的第一點(diǎn)，點(diǎn)A、B、C、D……依次表示點(diǎn)O以后連續(xù)的各點(diǎn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T=0.02 s打一個(gè)點(diǎn)。 圖5 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)G時(shí)重錘的速度可用表達(dá)式vG=________進(jìn)行計(jì)算，式中各量的意義是___________________ （2）用上式計(jì)算出打下點(diǎn)G時(shí)重錘的速度為vG=____________m/s 答案：(1)，F(xiàn)H表示F、H兩點(diǎn)間的距離；T表示兩點(diǎn)之間的時(shí)間（2）vG= 1.30 m/s;

14、 10、如圖6所示是用紙帶拖動(dòng)小車(chē)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定速度打出的一條紙帶．A、B、C、D、E為我們?cè)诩垘纤x的記數(shù)點(diǎn)．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s．試求：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、D各點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度。 圖6 答案：vB=0.26m/s，vC=0.30m/s，vD=0.34m/s 點(diǎn)精示例，鞏固提高 例1、使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)紙帶上打出的點(diǎn)不清晰，那么可能是什么原因？如何采取措施？ 提示：可從復(fù)寫(xiě)紙和打點(diǎn)兩方面尋找原因。 解析：點(diǎn)跡不清的原因及應(yīng)采取的措施主要有： （1）復(fù)寫(xiě)紙使用過(guò)久，可調(diào)整復(fù)寫(xiě)紙位置，或更換復(fù)寫(xiě)紙； （2）電源電壓

15、過(guò)低，導(dǎo)致打點(diǎn)太輕，可適當(dāng)提高電源電壓； （3）振針位置偏高，同樣會(huì)導(dǎo)致打點(diǎn)太輕，可適當(dāng)調(diào)低振針。 點(diǎn)悟：做實(shí)驗(yàn)時(shí)，難免會(huì)遇到儀器發(fā)生故障。要注意培養(yǎng)自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、對(duì)癥下藥排除故障的能力，這也是一種基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α? 圖7 例2、如圖7為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D為每隔兩點(diǎn)選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，打A、D點(diǎn)時(shí)間內(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？計(jì)算的依據(jù)是什么？你能算出打O、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？ 提示：根據(jù)平均速速度和瞬時(shí)速度的定義式求解。 解析：AD段的平均速度 cm/

16、s=231.25cm/s。 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 cm/s=212.50cm/s。 無(wú)法算出OD段的平均速度，因?yàn)椴恢繭、D間有多少個(gè)點(diǎn)，因而不知道OD段的時(shí)間間隔。 答案：231.25cm/s、212.50cm/s、不能。 點(diǎn)悟：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(cè)量時(shí)從計(jì)數(shù)點(diǎn)中按一定的標(biāo)準(zhǔn)選出的點(diǎn)。 要點(diǎn)歸納，反思總結(jié) 1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器．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)，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)。 2、測(cè)量瞬時(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。 3、速度時(shí)間圖象：以時(shí)間為橫軸，速度為縱軸，描點(diǎn)連線作圖象。速度時(shí)間圖象表示做直線運(yùn)動(dòng)物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，某段時(shí)間圖線與時(shí)間軸圍成的面積值表示該段時(shí)間內(nèi)物體通過(guò)的位移大小。 4、形狀一樣的圖線，在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同。 檢查和評(píng)價(jià) 簽字 學(xué)科長(zhǎng) 學(xué)術(shù)助理 ★ ★ ★ 提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更為重要——愛(ài)因斯坦 ★ ★ ★