《（浙江專用）2022-2023高中物理 第一章 運(yùn)動(dòng)的描述 4 實(shí)驗(yàn) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度學(xué)案 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專用）2022-2023高中物理 第一章 運(yùn)動(dòng)的描述 4 實(shí)驗(yàn) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度學(xué)案 新人教版必修1（9頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、（浙江專用）2022-2023高中物理 第一章 運(yùn)動(dòng)的描述 4 實(shí)驗(yàn) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度學(xué)案 新人教版必修1 知識(shí)內(nèi)容 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 考試屬性 √ 課時(shí)要求 1.知道電磁打點(diǎn)(電火花)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及工作原理. 2.掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，知道相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔. 3.理解用平均速度表示瞬時(shí)速度所采用的思想方法，會(huì)計(jì)算瞬時(shí)速度，會(huì)借助傳感器測(cè)速度. 4.能用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪v－t圖象，并能根據(jù)圖象分析物體的運(yùn)動(dòng). 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 結(jié)構(gòu)示意圖 打點(diǎn)原理 電磁作用下振針上下周期性振動(dòng)打點(diǎn) 脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點(diǎn) 工作

2、電壓 6 V以下低壓交流電源 220 V交流電源 打點(diǎn)周期(電源 頻率為50 Hz) 0.02 s 0.02 s 阻力來源 紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦 紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比前者小 功能 功能相同，都是計(jì)時(shí)儀器 (3)先接通電源開關(guān)，再用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打下一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源. (4)取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)開始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么n個(gè)點(diǎn)的間隔數(shù)為n－1個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝(n－1)×0.02 s. (5)用刻度尺測(cè)量出從開始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Δx. (6)利用公式v＝計(jì)算出紙帶在這

3、段時(shí)間內(nèi)的平均速度. 2.注意事項(xiàng) (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(jì)時(shí)器的位置. (2) 打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶. (3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源. (4)對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要分段測(cè)量各段的位移，正確的做法是一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離).讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位. 三、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度 1.原理 紙帶上某一位置的瞬時(shí)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(shí)，用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過

4、該位置的瞬時(shí)速度. 如圖1所示，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表，即vE＝. 圖1 2.數(shù)據(jù)處理 (1)測(cè)量：把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O，以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D……，如圖2所示，依次測(cè)出各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，再算出OA、AB、BC……的距離x1、x2、x3……. 圖2 (2)計(jì)算：若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T，則A、B、C、D……各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為：vA＝、vB＝、vC＝、vD＝……. (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(dòng)速度的變化情況. 位置 A B C D E F G v/(m·s－1)

5、 3.注意 (1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，A、B、C、D……不一定是連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)，比如可以每隔四個(gè)點(diǎn)選一個(gè)點(diǎn)(稱為計(jì)數(shù)點(diǎn))，此時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1 s. (2)計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，Δx、Δt應(yīng)取此計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間，即v＝. 四、用圖象表示速度 1.速度－時(shí)間圖象(v－t圖象) 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(cè)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(dòng)的v－t圖象. 2.v－t圖象的意義 v－t圖象非常直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況，但它不是(填“是”或“不是”)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡.

6、 例如，圖3所示是某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象. 圖3 由v－t圖象可知在0～4 s內(nèi)速度隨時(shí)間不斷增大，表示質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)；在4～8 s內(nèi)速度不隨時(shí)間變化，表示質(zhì)點(diǎn)做勻速運(yùn)動(dòng)；在8～10 s內(nèi)速度隨時(shí)間不斷減小，表示質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng).質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)刻的速度為0.在5 s末的速度大小為15 m/s. 一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用原理及操作 例1　使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度時(shí)應(yīng)注意(　　) A.電火花計(jì)時(shí)器使用的電源是220 V的交流電源，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是直流6 V以下 B.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先拉動(dòng)紙帶，再接通電源 C.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器拉動(dòng)紙帶時(shí)，拉動(dòng)的方向可以不與兩限位孔平行

7、 D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只能連續(xù)工作較短時(shí)間，打點(diǎn)之后要立即關(guān)閉電源 答案　D 解析　電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都是使用交流電源，故A錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)先接通電源，再拉動(dòng)紙帶，故B錯(cuò)誤；為了減小摩擦，拉動(dòng)紙帶的方向應(yīng)當(dāng)與限位孔平行，故C錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能長時(shí)間連續(xù)工作，故D正確. 例2　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)跡的說法中不正確的是(　　) 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 答案　C 解析　打點(diǎn)計(jì)時(shí)

8、器每隔一定的時(shí)間打下一個(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)刻的位置和某段時(shí)間內(nèi)的位移；紙帶上點(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. 二、瞬時(shí)速度的計(jì)算和速度圖象的畫法 例3　打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量的情況如圖4所示，紙帶在A、C間的平均速度為________m/s.在A、D間的平均速度為________m/s.B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于________m/s.(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 圖4 答案　0.35　0.42　0.35 解析　由題意知，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s. A、C間

9、的距離為14 mm＝0.014 m. A、C間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02×2 s＝0.04 s. A、D間的距離為25 mm＝0.025 m. A、D間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.02×3 s＝0.06 s 由公式v＝得：vAC＝ m/s＝0.35 m/s，vAD＝ m/s≈0.42 m/s. B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于A、C間的平均速度. 例4　某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖5所示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，電源頻率為50 Hz.(本題計(jì)算結(jié)果均保留3

10、位有效數(shù)字) 圖5 (1) 在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先_______再________(填“釋放紙帶”或“接通電源”). (2) 每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有________個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出. (3) 試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.1 s測(cè)一次速度，計(jì)算出打下B、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表. vB vC vD vE vF 數(shù)值(m/s) 0.640 0.721 (4)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖6直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線. 圖6 答案　(1)接通電源　釋放紙帶　(2

11、)4　(3)0.400 0.479　0.560　(4)見解析圖 解析　(1) 在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶. (2) 每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有n＝－1＝－1＝4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出. (3)vB＝ m/s＝0.400 m/s； vC＝ m/s＝0.479 m/s； vD＝ m/s≈0.560 m/s. (4)圖線如圖所示： 1.(練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，除重物(小車)、紙帶外，還需選用的儀器是(　　) A.秒表 B.刻度尺 C.速度計(jì) D.交流電源 答案　BD 解析　由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)的間隔數(shù)可知任

12、意兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔，故不需要秒表，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；再利用刻度尺測(cè)出兩點(diǎn)間的距離就可進(jìn)一步求出平均速度，故不需要速度計(jì)而要使用刻度尺，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要使用交流電源工作，選項(xiàng)D正確. 2.(練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)(多選)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，若打點(diǎn)周期為0.02 s，下列說法正確的是(　　) A.先接通電源，后拉動(dòng)紙帶 B.先拉動(dòng)紙帶，后接通電源 C.電火花計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交流電源 D.連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n－1)×0.02 s 答案　AD 解析　使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶，A正確，B錯(cuò)誤；電火花計(jì)時(shí)器

13、的工作電壓是220 V交流電，C錯(cuò)誤；每相鄰的兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s，連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有n－1個(gè)時(shí)間間隔，故時(shí)間為(n－1)×0.02 s，D正確. 3.(運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是50 Hz的交流電，其相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，若紙帶上共打出N個(gè)點(diǎn)，這條紙帶上記錄的時(shí)間間隔為t，則下列各式正確的是(　　) A.T＝0.1 s，t＝NT B.T＝0.05 s，t＝(N－1)T C.T＝0.02 s，t＝(N－1)T D.T＝0.02 s，t＝NT 答案　C 解析　電源頻率f＝50 Hz，則相鄰點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝＝ s＝0.02 s，紙帶上共打出N個(gè)點(diǎn)，

14、則有N－1個(gè)時(shí)間間隔，即t＝(N－1)T，C正確. 4.(瞬時(shí)速度的計(jì)算)如圖7所示裝置可測(cè)出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的速度.已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為0.60 cm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時(shí)間為0.02 s，則遮光條經(jīng)過光電門的平均速度大小為(　　) 圖7 A.0.20 m/s B.0.30 m/s C.0.60 m/s D.3.0 m/s 答案　B 5.(實(shí)驗(yàn)操作)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車在重物牽引下運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)有如下操作步驟： A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，松開紙帶后再接通電源 B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路 C.把一條

15、細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼 D.取下紙帶 E.放手，使小車在平板上運(yùn)動(dòng) F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 其中錯(cuò)誤的步驟是______，有遺漏內(nèi)容的步驟是______，將以上步驟完善后以合理的順序排列為________. 答案　A　D　BFCAED 解析　合理的步驟如下： B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上沒有滑輪的一端，并接好電路 F.將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 C.把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過定滑輪下面懸掛適當(dāng)?shù)你^碼 A.拉住紙帶，將小車移至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源 E.放手，使小車在平板上運(yùn)動(dòng) D.斷開電源

16、，取下紙帶 6.(瞬時(shí)速度的測(cè)量)用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度.如圖8所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為Δt1＝0.29 s，通過第二個(gè)光電門的時(shí)間為Δt2＝0.11 s，已知遮光板的寬度為3.0 cm，則滑塊通過第一個(gè)光電門的速度為________，通過第二個(gè)光電門的速度為________. 圖8 答案　0.10 m/s　0.27 m/s 解析　由于滑塊經(jīng)過光電門時(shí)遮光板的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過光電門的速度可用遮光板擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示. 經(jīng)過第一個(gè)光電門的速度v1＝＝ m/s≈0.10

17、 m/s，經(jīng)過第二個(gè)光電門的速度v2＝＝ m/s≈0.27 m/s. 7.(用圖象表示速度)如圖9所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開始依照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，現(xiàn)在量得0、1間的距離x1＝5.18 cm,1、2間的距離x2＝4.40 cm,2、3間的距離x3＝3.62 cm,3、4間的距離x4＝2.78 cm,4、5間的距離x5＝2.00 cm,5、6間的距離x6＝1.22 cm.(f＝50 Hz) 圖9 (1)根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度并填在下表中.(計(jì)算結(jié)果在小數(shù)點(diǎn)后保留1位有效數(shù)字) 計(jì)數(shù)

18、點(diǎn) 1 2 3 4 5 v/(m·s－1) (2)根據(jù)(1)中表格，在圖10中畫出小車的速度－時(shí)間圖象，并說明小車速度變化特點(diǎn). 圖10 答案　見解析 解析　(1)由于電源頻率f＝50 Hz，所以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔T＝0.02 s，v1＝≈1.2 m/s；v2＝≈1.0 m/s；v3＝＝0.8 m/s；v4＝≈0.6 m/s；v5＝≈0.4 m/s. 計(jì)數(shù)點(diǎn) 1 2 3 4 5 v/(m·s－1) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 (2) 如圖所示 通過速度－時(shí)間圖象可以看出小車的速度隨時(shí)間在均勻減小.