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2019-2020年高中物理 1-4 實驗 用打點計時器測速度學案 新人教版必修1 學習目標： 1． 了解誤差和有效數(shù)字。 2．學會使用打點計時器． 3．學會利用打出的紙帶求瞬時速度． 4．會用圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律． 重點難點： 1.打點計時器的正確使用． 2．掌握測速度的方法． 實驗?zāi)康? 1． 了解打點計時器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法． 2． 2．會用紙帶求速度及根據(jù)v－t圖象處理數(shù)據(jù)． 【自主學習】 閱讀教材P96-97，完成下列問題。 一、誤差和有效數(shù)字 1、 與 的差異叫做誤差。 2、誤差根據(jù)產(chǎn)生的原因及性質(zhì)可分為 與 兩類。 3．偶然誤差是指由 因素造成的，用 的方法可以減小偶然誤差。 系統(tǒng)誤差是由 、 造成的，特點是多次重復(fù)測量的結(jié)果總是 真實值，呈現(xiàn)單一傾向。 4、 與 的差值叫做絕對誤差。即：絕對誤差Δ= - 。 5．相對誤差是指 與 的比值。即：相對誤差= / 100%。 6．有效數(shù)字是指帶有一位 的近似數(shù)字。 【典例精析】 例1．關(guān)于誤差，下列說法正確的是（ ） A．仔細測量可以避免誤差 B．誤差是實驗中產(chǎn)生的錯誤 C．采用精密儀器，改進實驗方法，可以消除誤差 D．實驗中產(chǎn)生的誤差是不可避免的，但可以設(shè)法盡量減小誤差 例2．下列數(shù)據(jù)中是四位有效數(shù)字的是（ ） A．0.502 m B．1.6214 m C．12.40 cm D．4.30 mm 例3．用毫米刻度尺測量物體的長度，下列哪些讀數(shù)符合有效數(shù)字要求（ ） A．1.502 m B．1.6214 m C．12.40 cm D．4.30 mm 例4．如圖所示，AC間的距離為 cm。 【變式訓練】如下圖所示，OD間的距離為 m。 A B C D E O 0 10 20 30 40 cm 【自主學習】 觀察打點計時器并閱讀P19-20教材，了解電磁打點計時器的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法． 二、實驗原理 1．打點計時器的構(gòu)造和原理 電磁打點計時器 電火花計時器 結(jié)構(gòu)圖示 工作電壓 打點方式 振針周期性上下振動 周期性產(chǎn)生電火花 打點周期 工作原理 用限位孔限定紙帶，復(fù)寫紙壓在紙帶的上面，通電，振片帶動振針打點．若紙帶運動，其上就會留下一行小點 使用時，墨粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿過限位孔．當接通電源按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡 實驗誤差 記錄信息 2.測量速度的原理 (1)測量平均速度：測量打點計時器在打出某兩個點的時間間隔中紙帶運動的平均速度，可以用刻度尺量出這兩點間的距離Δx(注意測量值應(yīng)估讀到0.1 mm)，數(shù)出這兩點間的點數(shù)n(包括兩端點)，則打這兩點的時間間隔Δt＝ ，即可由＝算出平均速度 (2)測量瞬時速度：測量瞬時速度的方法實際上是利用了一種極限逼近的方法． 實例：如圖，測量出包括E點在內(nèi)的D，F(xiàn)兩點間的位移△x和時間△t，算出紙帶在這兩點間的平均速度v=△x/△t，用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過E點時的瞬時速度． △x/△t可以大致表示E點的瞬時速度，D、F兩點離E點越近，算出的平均速度越接近E點的瞬時速度．然而D，F(xiàn)兩點距離過小則測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實際情況選取這兩個點． x / cm x1 x2 x3 x4 x5 0.8 1.0 0.9 1.0 0.6 【典例精析】 例5、如圖示是某次實驗打出的紙帶，在紙帶上找出連續(xù)的6個點，分別標上0、1、2、3、4、5，用直尺測量出兩個相鄰點間距離x1、x2、x3、x4、x5，并把它們填入表格中，如圖所示．(所用打點計時器的打點周期為0.02s) 請根據(jù)粗略表示某點瞬時速度的方法，選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間內(nèi)的位移△x，同時記錄對應(yīng)的時間△t，填下表． 位置 0 1 2 3 4 △x/m t/s v/ms－1 根據(jù)v=△x/△t算出剛填完的表1中各點附近的平均速度，把它當作計時器打下這些點時的瞬時速度，填下表，點0作為計時的的開始，t=0．從該表中能粗略看出紙帶運動的速度變化情況． 位置 0 1 2 3 4 t/s v/ms－1 五、用圖象表示速度 問題：剛才我們從表中的數(shù)據(jù)可以粗略看出紙帶運動的速度變化情況，圖象是表示變化規(guī)律的好方法，我們可以用圖象來描述物體的速度變化情況，那么怎樣用圖象來表示物體運動的速度呢?請同學們先看課文并回答． 【知識梳理】 在方格紙上建立直角坐標系，用縱坐標表示物體運動的速度，用橫坐標表示時間，根據(jù)表中各時刻的速度，將(v，t)作為一組坐標在圖象中描點，將點連線后得出的圖象稱為速度一-時間圖象(v-t圖象)，簡稱速度圖象． 【動手操作】 具體操作描點．用上表中的數(shù)據(jù)作出圖象---速度時間圖象，可以從這些點的走向大致看出紙帶速度的變化規(guī)律．更形象直觀地顯示紙帶的運動速度變化情況． 【學生實驗】 1、實驗器材 　打點計時器、 、 、 、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標紙． 四、實驗步驟 1．把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過 ，把復(fù)寫紙?zhí)自? 上，并且壓在紙帶上面． 2．把電磁打點計時器的兩個接線柱接到 v的低壓 流電源上． 3．接通電源開關(guān)，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點． 4．取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n－1個，則紙帶的運動時間Δt＝(n－1)0.02 s. 5．用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離Δx. 6．利用公式＝計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度． 7、選擇合適的計數(shù)點，測量包含這個點的一段時間內(nèi)的位移△x，同時記錄對應(yīng)的時間△t，填下表． 位置 0 1 2 3 4 5 △x/m t/s v/ms－1 8、根據(jù)v=△x/△t算出剛填完的上表中各點附近的平均速度，把它當作計時器打下這些點時的瞬時速度，填下表．從該表中能粗略看出手拉紙帶運動的速度變化情況．畫出紙帶運動的速度圖象． 位置 0 1 2 3 4 5 t/s v/ms－1 【典例精析】 例6、如圖所示，是一條利用打點計時器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示．求出各計數(shù)點的瞬時速度并畫出速度一時間圖線． 【跟蹤訓練】 如圖為某次實驗時打出的紙帶，打點計時器每隔0.02 s打一個點，圖中O點為第一個點，A、B、C、D為每隔兩個間隔選定的計數(shù)點．根據(jù)圖中標出的數(shù)據(jù)，打A、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度有多大？打B點時紙帶的瞬時速度有多大？計算的依據(jù)是什么？你能算出打O、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？ 【鞏固拓展訓練】 1．電磁打點計時器和電火花計時器都是使用 電源的儀器，電磁打點計時器的工作電壓是 ，電火花計時器的工作電壓是 V，其中 實驗誤差較小。當電源頻率是50 Hz時，它每隔 s打一次點。 2．關(guān)于接通電源和釋放紙帶（物體）的次序，下列說法正確的是（ ） A．先接通電源，后釋放紙帶 B．先釋放紙帶，后接通電源 C．釋放紙帶同時接通電源 D．先接通電源或先釋放紙帶都可以 3．根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到或直接測量得到的物理量是 A．時間間隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬時速度 4．當紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點痕，下列說法正確的是（ ） A．點痕記錄了物體運動的時間 B．點痕記錄了物體在不同時刻的位置或某段時間內(nèi)的位移 C．點在紙帶上的分布情況，反映了物體的形狀 D．點在紙帶上的分布情況反映了物體的運動情況5．某同學用手水平地拉動紙帶通過打點計時器后，紙帶上打下了一列點，他要根據(jù)這些點計算紙帶運動的平均速度，下列操作正確的是 ( ) A．他首先查清共有多少個點 B．首先從第一個能看清的點數(shù)起，查清共有多少個點 ， C．分別測出每兩個相鄰清晰點間的距離，然后相加，把相加的結(jié)果作為所有能看清點間的長度，用來計算平均速度 D．分別測出每兩個相鄰清晰點間的距離，用來計算各段的平均速度 6．如圖所示，是某同學抽動紙帶打點的一部分紙帶，紙帶上點跡清晰，所用的電源頻率是 50 Hz． 試回答： (1) A、B、C、D是選用的計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔是多少． (2) 測量數(shù)據(jù)標在圖中，試估算出 打點B時的抽動紙的速度大?。?