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新人教版高中物理必修一:1.4《实验:用打点计时器测速度》ppt课件
解析: 打点计时器振针打点的周期决定于交流电的频 率,例如频率为50 Hz时每隔0.02 s打一个点.
答案: B
2.根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计
算就能直接得到的物理量是( )
A.时间间隔
B.位移
C.速率
D.平均速度
解析: 根据打点计时器打出的纸带上点迹的间隔数就可
知道时间间隔,其位移可利用刻度尺测量,而运动过程中的平
2.利用 v-t 图象分析物体的运动 (1)v-t 图象:用横轴表示时间 t,纵轴
表示速度 v,建立直角坐标系.根据测量 的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲 线把这些点连接起来,即得到如图所示的 v -t 图象.
(2)v-t 图象的意义:v-t 图象非常直观地反映了速度随时 间变化的情况,它并不是物体运动的轨迹.
解析: 打点计时器使用交流电,电磁打点计时器使用6 V以下的低压交流电源;电火花计时器使用220 V交流电源, 相邻两点的时间间隔是0.02 s.
答案: AC
纸带的测量、分析与计算 (2014·泰州高一检测)在“用打点计时器测速度” 的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为 50 Hz,记录小 车运动的纸带如图所示,在纸带上选择 0、1、2、3、4、5 共 6 个计数点,相邻两计数点之间还有 4 个点未画出,纸带旁并排 放着带有最小分度为毫米的刻度尺,零点跟“0”计数点对齐, 由图可以读出 3 个计数点 1、3、5 跟 0 点的距离并填入表格中.
(5)使用电磁打点计时器时,如打出的点迹较轻或是短线, 应调整振针到复写纸的高度.
(6)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.
打点计时器的原理及使用 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.
(1)根据上面记录,计算打点计时器在打 1、2、3、4、5 点
时的速度并填在下表中.
位置 v/(m·s-1)
1 23 4 5
(2)根据(1)题中表格,在图中画出小
车的速度-时间图象,并说明小车速度变
化特点.
解析: (1)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的 平均速度表示.
打 1 点时:v1=x12+Δtx2=1.20 m/s 打 2 点时:v2=x22+Δtx3=1.00 m/s 打 3 点时:v3=x32+Δtx4=0.80 m/s 打 4 点时:v4=x42+Δtx5=0.60 m/s 打 5 点时:v5=x52+Δtx6=0.40 m/s
(4)取下纸带,从能看得清的某个点开始,往后数出若干个 点,如果共有 n 个点,那么这 n 个点的间隔数为(n-1),则纸 带的运动时间 Δt=(n-1)×0.02 s.
(5)用刻度尺测量出这几个点间的距离 Δx. (6)利用公式 v=ΔΔxt 计算出纸带在这段时间内的平均速度.
(7)把纸带上能看得清的某个点作为起始点 O,以后的点分 别标上 A、B、C、D、…作为“计数点”,如图所示,依次测 出 O 到 A、A 到 B、B 到 C……之间的距离 x1、x2、x3、…
4.实验:用打点计时器测速度
实验目的 1.了解两种打点计时器的结构和工作原理,并学会安装 和使用. 2.理解根据纸带测量速度的原理,学会粗略测量瞬时速 度. 3.能利用v-t图象分析物体的运动.
实验原理 1.打点计时器的原理及使用
电火花计时器
电磁打点计时器
结构 图示
工作电压
220 V交流电
6 V以下交流电
打点方式 周期性产生电火花
振针周期性上、下振动
打点周期
0.02 s
0.02 s
记录信息
位置、时刻和位移、时间
2.测平均速度、瞬时速度的原理 跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不 同时刻的位置,用刻度尺测出两个计数点间的位移 Δx.打两个 点的时间可用 Δt=(n-1)×0.02 s 求得,则平均速度 v=ΔΔxt ,Δt 很短时可以认为ΔΔxt 为 t 时刻的瞬时速度.
答案: (1)220 V交流电源 (2)放电针 墨粉纸盘 运动 的 0.02 (3)为了使墨粉纸盘很好地转动,均匀地被使用 纸带运动时受到的阻力较小,误差较小
同理可求出 v2=0.40 m/s,v3=0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5 =0.70 m/s.
以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系.根据计算出 的结果在直角坐标系中描点,连线后得到速度-时间图象如图 所示.
在分析纸带数据时,若打点计时器的电源频 率为 50 Hz,则每 5 个计时点取 1 个计数点和每隔 4 个计时点 取 1 个计数点的时间间隔都为 0.1 s,而每隔 5 个计时点取 1 个 计数点的时间间隔为 0.12 s.
用图象表示速度 下图是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、 3、4、5、6 是 7 个计数点,每相邻两个计数点之间还有 4 个点 未画出,各计数点到 0 点的距离如图所示.分别求出 1、2、3、 4、5 等 5 个计数点的瞬时速度并画出速度-时间图象.
解析: 点 0、2 间的平均速度可认为是点 1 的瞬时速度.同 理,2、3、4、5 点的瞬时速度也可求出.由于相邻计数点之间 还有 4 个点未画出,相邻计数点间的时间间隔 t=0.1 s,则 v1 =3.09.×1×102-2 m/s=0.195 m/s,
数据处理
1.计算瞬时速度
打点计时器打点的周期 T=0.02 s 足够小,则 A、B、C、D…
各点的瞬时速度可分别认为是:vA=x12+Tx2,vB=x22+Tx3,vC= x32+Tx4,vD=x42+Tx5,…
把计算所得的各点的速度填入下表中:
位置
ABCDEF
(xn+xn+1)/m v/(m·s-1)
解析: 两类打点计时器均使用交流电源,其中电磁打点 计时器的工作电压为 6 V 以下,电火花计时器的工作电压是 220 V,电火花计时器打点过程中摩擦力较小,实验误差较小.打 点计时器的打点周期 T=1f=510 s=0.02 s.
答案: 交流 6 V以下 220 电火花计时器 0.02
1-1:关于打点计时器的原理和使用方法, 下列说法中正确的是( )
3-1:下图是用打点计时器测瞬时速度实验时 得到的一条纸带的一部分,从 0 点开始依照打点的先后依次标 为 0,1,2,3,4,5,6,…现量得 0、1 间的距离 x1=5.18 cm,1、2 间 的距离 x2=4.40 cm,2、3 间的距离 x3=3.62 cm,3、4 间的距离 x4=2.78 cm,4、5 间的距离 x5=2.00 cm,5、6 间的距离 x6=1.22 cm.(f=50 Hz)
均速度或某一时刻的速率则需利用公式 v=ΔΔxt 求得. 答案: AB
3.下列关于电火花计时器和电磁打点计时器的说法中,
正确的是( )
①电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源
②两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样 ③电
火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸 ④电磁打点计
时器打点的是电火花和墨粉
实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时 器使用 220 V 交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标 纸等.
实验步骤 (1)把电磁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)把电磁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.随后关闭电源.
5.电火花计时器如图甲、乙所示,试回答下列问题. (1)电源插头所接电源为________. (2)当按下脉冲输出开关时,在________和________间产生 火花放电,于是在________纸带上打出一列点痕,当电源频率 是 50 Hz 时,它每隔________s 打一次点.
(3)墨粉纸盘夹在两条纸带之间,而不用一条纸带的原因是 __________________________________________________ 电火花计时器与电磁打点计时器相比较其优越性在于 __________________________________________________
注意事项 (1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动, 并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象. (2)使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点 稳定后再拉动纸带. (3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集.
(4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸 盘位于纸带上方;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位 孔,压在复写纸下面.
解析: 由题意知,相邻两点间的时间间隔为 0.02 s. A、C 间的距离为 14.0 mm=0.014 0 m, A、D 间的距离为 26.0 mm=0.026 0 m, 由公式 v=ΔΔxt 得 v AC=20×.0104.002 m/s=0.35 m/s v AD=30×.0206.002 m/s≈0.43 m/s A、C 两点更接近 B 点,故 B 点的瞬时速度更接近于 0.35 m/s. 答案: 0.35 0.43 0.35
v2=x21T3=5.40
cm-1.20 2×0.10 s
cm=21.00
cm/s=0.21
m/s.
答案:距离Fra bibliotekx1x2
测量值/cm 1.20 5.40
x3 12.00
0.21
做题时要注意计数点和计时点的区别,如每 隔 4 个计时点取 1 个计数点时 T=0.10 s,而不是 0.02 s.
2-1: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,用毫米刻度尺测量情况如图所示, 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, 二 者 之 间 B 点 的 瞬 时 速 度 更接 近 于 ________m/s.