第一章第四节实验用打点计时器测速度

三案导学·高中物理必修1（人教版）1第一章运动的描述第四节实验:用打点计时器测速度学习目标：1．了解打点计时器的计时原理，知道纸带中包含的运动信息，提高动手操作能力．2．动手操作、合作探究，体会间接测量物理量的方法．3．全力投入，规范操作，培养团结合作精神认真态度．重点：纸带上记录的信息与物体运动情况的对应及分析．难点：打点计时器的原理；记录的信息与运动情况的分析．预习探究案【使用说明与学法指导】1.先通读教材，明确实验目的、原理、器材、步骤并根据实验目的及步骤设计合理的表格记录实验数据或现象，完成各栏目中留空或设置的问题，依据发现的问题，再读教材或查阅资料，解决问题。2.预习完成一到五部分和第七部分，时间15分钟。一、知识准备1．初中我们学过速度，那么确定速度需要知道哪几个物理量？2．同桌两位同学，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动．你按照一定的时间间隔点击纸带(比如每秒1次，或每秒2次)，在纸带上你会获得哪些信息？3.v-t图像就是以速度为纵轴，以时间为横轴的一个直角坐标系，跟数学上的xoy直角坐标系一样，它能反映物体的速度随时间的变化关系。二、实验目的1．了解打点计时器的使用方法，理解根据纸带测量速度的原理。2．学会用打点计时器粗略测量瞬时速度。三、实验原理1．电磁打点计时器是一种使用的计时仪器，工作电压为，当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，振针也就跟着上下振动。如果电源的频率为50Hz，振针就会通过复写纸每隔在纸带上打出一个小点，如图1。2．电火花计时器使用时，套在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间，接通交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电。当电源的频率是50Hz时，每隔在纸带上打一个点，如图2。四、实验器材实验器材电磁打点计时器（或电火花计时器），木板，，，，，导线。答案：纸带、刻度尺、电源、小车细线及钩码,五、实验步骤1．把打点计时器固定在桌子上。2．按照说明把纸带装好；3．启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源；4．取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点。如果数出N个点，这些点划分出来的间隔数是多少。由此计算出纸带从第一个点到第N个点的运动时间；5．用刻度尺测量出第一个点到第N个点的距离。数据记录表格——我来设计！答案：永久磁铁振针振片线圈限位孔图1电磁打点计时器正脉冲输入插座负脉冲输入插座墨粉纸盘纸带图2电火花计时器正脉冲输入插座负脉冲输入插座墨粉纸盘纸带图2电火花计时器三案导学·高中物理必修1（人教版）2六、数据处理和误差分析：1．数据处理：（1）可由公式求出速度。这个速度可以代表该段距离中点的瞬时速度。（2）用图象表示速度：在坐标纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体的运动速度,用横坐标表示时间,根据各个时刻的速度,将(v,t)作为一组坐标在图象中描点,将点连线后得出的图象称为速度---时间图象(v---t图象),简称速度图象.2．实验结论：电磁打点计时器和电火花计时器都是记录物体在一定时间间隔内位移的仪器.v—t图象:表示运动物体的速度随时间变化的规律.。3．误差分析：（1）应先打开电源让打点计时器工作1—2s后才能松手打纸带.这样做可以减小误差（2）测量瞬时速度用包含某点的一段时间的平均速度来粗略表示该点的瞬时速度（3）用图象表示速度实验结果较为准确。实验注意事项：1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。2．先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。3．要防止钩码落地后小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。5．要区别计时器打出的计时点和人为选取的计数点。一般在纸带上每5个点（或者说每隔四个点）取一个计数点，即时间间隔为0.1s。七、质疑探究：探究点一：打点计时器的原理及使用（重点）问题1．当交流电源频率为50Hz时，它每隔多少时间打一次点？问题２．电磁打点计时器的工作电源为什么使用交流电，直流电可以吗？问题3．两种打点计时器各有什么特点？针对训练1．打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，它每隔0.02s打一次点，因此纸带上的点子就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解物体运动的情况，如图3。那么：AB两点间的时间间隔为__________AE两点间的时间间隔为__________AB两点间的位移为__________BD两点间的位移为__________探究点二：对实验器材、步骤的考查（重点）问题1．如何使用打点计时器？问题2：某同学在完成该实验时，是先释放小车后通电打点，会出现什么结果？针对训练2．根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是：（）A、时间间隔B、位移C、瞬时速度D、平均速度3．接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是（）A.B.C.D.先接通电源或先释放纸带都可以探究点三：纸带的测量、分析与计算（重难点）问题1．如何通过纸带判断物体运动的快慢？已知物体做加速运动，那么纸带上间隔距离小的一端连接物体还计数点012345与o点距离速度ΔtΔxv图3三案导学·高中物理必修1（人教版）3是间隔距离大的一端连接物体？问题2．怎样用图象表示物体的运动快慢？问题3．纸带上某点的瞬时速度怎样表达？针对训练4．当纸带与运动物体连接时，打点计时器的纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中正确的是（）A.点痕记录了物体运动的时间B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C.点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D.点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况5．打点计时器的电源频率为50Hz时，振针每隔s打一个点。现用打点计时器测定物体的速度，当实际的电源频率低于50Hz时，如果仍按50Hz来计算，则测得的速度值将比真实值偏。八、我的疑惑请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来，等待课堂上与老师和同学探究解决。课后训练案学习建议：完成课后训练案需定时训练，时间不超过25分钟。独立完成，不要讨论交流。全部做完后再参考答案查找问题。一、基础训练题-----把最简单的事情做好就叫不简单！1．下列说法正确的是()A．拖动纸带的同时，闭合电源开关B．先闭合电源开关，让打点计时器正常工作时，拖动纸带C．纸带上的打点密集，说明纸带运动速度较大D．利用打出的纸带可以准确的求出打下某些点时纸带运动的速度2．（经典题）关于打点计时器打出的纸带，下列叙述错误的是（）A．点迹均匀，说明纸带做匀速运动B．点迹変稀，说明纸带做加速运动C．点迹変密，说明纸带做加速运动D．相邻两点间的时间间隔相等答案：C二、综合训练题----挑战高手，我能行！★3．（经典题）在使用打点计时器时,发现打点计时器打点周期不稳定,其原因可能是()A.交流电压不稳定B.C.电源的频率不稳定D.振动片的固有频率与交流电源的频率有偏差答案：CD4．（经典题）下列关于打点计时器的说法中正确的是（）A.打点计时器使用直流电源B.打点计时器使用交流电源C.使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02sD.使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1s答案：BC★5.（辨析题）使用打点计时器时应注意（）A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面B.使用打点计时器时，应先接通电源，再拉动纸带C.使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行D.使用打点计时器时，应将打点计时器先固定在桌子上6．如图实－1－8所示为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知()A.在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大B.在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的小C.纸带甲的加速度比乙的大D.纸带甲的加速度比乙的小三、拓展训练题---战胜自我，成就自我★★○L7．（探究题）一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为()A．打点计时器错接在直流电源上B．电源电压不稳定三案导学·高中物理必修1（人教版）4C．电源的频率不稳定D．振针到复写纸片的距离太小8.“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图4所示的纸带.图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是()A.实验时应先放开纸带再接通电源B.(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C.从纸带可求出计数点B对应的速率D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s图4