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第4节实验：用打点计时器测速度任务1：位移和时间的测量．任务2：用打点计时器测量平均速度和瞬时速度．任务3：画出纸带运动的速度一时间图象．学习目标问题情景:打点计时器、小车在轨道上运动、实验获得的纸带任务1：位移和时间的测量问题1.用什么工具测量小车运动的位移？如果是mm刻度尺，读数要求是什么？2.用什么测量小车运动的时间？为什么不能用停表（秒表）测量？3.打点计时器各部分叫什么？打点计时器有什么功能（记录哪些物理量）？4.实验时，是先接通电源还是先释放小车？5.如图中纸带，选择A为计时起点，打下各点小车运动的时间是多少？打下各点时小车的位移如何测量？6.为了研究小车运动位置随时间的变化关系，需要记录哪些数据？7.尝试画出小车运动的x−t图象，小车是否做匀速运动？若不是，判断小车速度如何变化？问题提示素养目标1.用什么工具测量小车运动的位移？如果是mm刻度尺，读数要求是什么？通过纸带测量注意估读会测量并规范读数，认识不能用停表测量时间的原因（科学探究）2.用什么测量小车运动的时间？为什么不能用停表（秒表）测量？用打出的纸带，打点计时器就是测量时间的仪器，停表准确度低3.打点计时器各部分叫什么？打点计时器有什么功能（记录哪些物理量）？可以打出纸带，纸带记录位移和时间知道打点计时器各部分的名称及功能，知道操作步骤，掌握使用方法（物理观念、科学探究）4.实验时，是先接通电源还是先释放小车？先接通电源后放车5.如图中纸带，选择A为计时起点，打下各点小车运动的时间是多少？打下各点时小车的位移如何测量？相邻点之间的时间间隔为T，位移可以采用图示方法测量能合理标出计数点进行测量，知道相邻点间的时间间隔（物理观念）6.为了研究小车运动位置随时间的变化关系，需要记录哪些数据？位移和运动的时间会涉及表格记录数据（科学探究）7.尝试画出小车运动的x−t图象，小车是否做匀速运动？若不是，判断小车速度如何变化？打点间距变大，说明做加速运动能建立坐标系描点并拟合（科学思维）理解图象的物理意义（物理观念）任务2：用打点计时器测量平均速度和瞬时速度问题情景：所打纸带如图所示问题1.纸带上记录了哪些信息?2.要测量0.1s内的平均速度需要测量并记录什么量?3.你能计算2、3和4、5间的平均速度吗?时间间隔如何确定?结果是多少?4.如果想知道3点的瞬时速度，时间间隔应该取多少?为什么?5.如果点2和4距离O的距离分别为5.05cm和23.05cm，则3点的瞬时速度是多少?问题提示素养目标1.纸带上记录了哪些信息?记录了物体运动的位移和时间能正确读出纸带上记录的位移和时间信息(科学探究)2.要测量0.1s内的平均速度需要测量并记录什么量?需要测量这段时间内的位移养成尊重测量的原始数据这一实事求是的科学态度(科学态度与责任)3.你能计算2、3和4、5间的平均速度吗?时间间隔如何确定?结果是多少?2、3和4、5中间还有两个点，时间间隔为0.06s能通过纸带测量物体的平均速度(科学探究)4.如果想知道3点的瞬时速度，时间间隔应该取多少?为什么?时间间隔可以取1.2s可用2和4点之间的平均速度来代替会选取合理的时间间隔测量物体瞬时速度(科学探究)5.如果点2和4距离O的距离分别为5.05cm和23.05cm，则3点的瞬时速度是多少?𝑣3=(23.05−5.05)×0.011.2m/s=0.15m/s小结一练习使用打点计时器1.使用打点计时器测量速度时的注意事项（1）使用电火花计时器时，接220V交流电源，墨粉纸套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔，从墨粉纸的下面穿过；使用电磁打点计时器时，接6V以下交流电源，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。（2）物体运动前，应注意使物体停在靠近打点计时器的位置。（3）使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点稳定后，再释放物体。（4）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。2.数据的测量对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是刻度尺不动，先统一测量出各个测量点到起始点0之间的距离，然后再进行计算得出两点间的位移。如图所示，xⅠ=x1，xⅡ=x2-x1，xⅢ=x3-x2，xⅣ=x4-x3，xⅤ=x5-x4，xⅥ=x6-x5。任务3：画出纸带运动的速度时间图象问题情景:如图所示问题1.我们如何知道测量点之外的那些点的速度?2.用图象方法处理问题有什么好处?第一个图上的点你能试着连一下吗?3.第二个图是用折线将每个点连接起来，是否合适?该用什么样的线连起来?连接时“顺势”该如何理解?4.从速度时间图象能读出哪些信息？问题提示素养目标1.我们如何知道测量点之外的那些点的速度?通过做图象来找出规律会通过作𝑣－𝑡图的方法将测量数据转化为直观的图线，知道连线时的“顺势”指作图时受到物理规律的制约，根据图线的特征分析物体的运动情况(科学探究)2.用图象方法处理问题有什么好处?第一个图上的点你能试着连一下吗?直观、形象3.第二个图是用折线将每个点连接起来，是否合适?该用什么样的线连起来?连接时“顺势”该如何理解?曲线连接不合适，应该用平滑的曲线连接“顺势”体现了规律性4.从速度时间图象能读出哪些信息？可以知道某个时刻物体的速度可以看出物体速度的变化情况小结二几种常见的测量速度的方法1.利用打点计时器测速度（1）平均速度的测定：用刻度尺测出要求的位移Δx，读出对应的时间Δt，则v=∆𝑥∆𝑡。（2）用打点计时器测量某一位置的瞬时速度：可以取包含这一位置在内的一小段位移Δx，用上述方法测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。如图所示，测量出包含E点在内的D、F两点间的位移Δx，读出对应的时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度v=∆𝑥∆𝑡，∆𝑥∆𝑡可以大致表示E点的瞬时速度。2.利用光电门测速度如图所示，当物体在导轨上运动时，光电门利用光敏电阻的特性记录了遮光板通过光电门的时间，而遮光板的宽度Δx已知，并且非常小，由于滑块通过光电门的时间Δt非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看做匀速直线运动，所以遮光板通过光电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门时的平均速度，v=∆𝑥∆𝑡。3.利用频闪照相法分析计算物体的速度（1）频闪照相法是一种利用照相技术，每次间隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相等时间的影像的方法。（2）在频闪照相中如果频闪灯每隔0.1s闪光一次，则每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。（3）信息获取：图是采用每秒闪光10次频闪照相机拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1s，这样便记录了物体运动的时间，而物体运动的位移则可以用刻度尺量出。（4）数据处理：与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器所用交流电源的频率，照片中物体的影像相当于打点计时器打出的点迹。因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。至于平均速度和瞬时速度的求法，两者是一样的。常考题型题组一打点计时器的操作题1［多选］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压在纸带上面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.打点计时器只能连续工作很短时间，打点完成后要立即关闭电源【解析】A错：电磁打点计时器需要复写纸，电火花计时器不需要复写纸。B对：实验时应先接通电源，再拉动纸带，可在纸带上打出更多的点，纸带的利用率更高。C对：拉动纸带的方向与限位孔平行可减小摩擦。D对：打点计时器不能长时间连续工作。BCD题2使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：（1）在下列基本步骤中，正确的排列顺序为。A.把电火花计时器固定在桌子上B.安放纸带C.拉动纸带运动D.接通220V交流电源E.按下脉冲输出开关，进行打点（2）在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在上。题3某同学在用电磁打点计时器做测定变速直线运动的实验时，开始时的装置如图所示，其中有错误与不妥之处，请把它找出来。ABDEC纸盘轴解析：电磁打点计时器必须接低压交流电源，而题图中所接为直流电源，这是错误的；开始时，小车离定滑轮端太近，向前运动的距离太小，致使纸带上打出的点过少，使实验无法正常进行，这是不妥的，应让小车靠近电磁打点计时器。题4［2019•浙江嘉兴桐乡高一期中］在“用打点计时器测速度”的实验中，用手拉动纸带打点。（1）实验中用到的电磁打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔在纸带上连续打点的仪器，它使用（选填“交流”或“直流”）电源，由学生电源供电，工作电压在6V以下，当电源的频率是50Hz时，它每隔s打一个点。（2）下面是没有按照操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，请在各步骤横线处填上适当的内容，并按实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号合理排序。A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在如图所示学生电源的（选填“AB”或“CD”）两个接线柱上；B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过（选填“限位孔”或“两磁铁中间”），并压在复写纸的（选填“上面”或“下面”）；C.用刻度尺测量从计时器开始点到最后一个点间的距离Δx；D.切断电源，取下纸带，如果共有6个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt=；E.打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点；F.利用公式=∆𝑥∆𝑡，计算出纸带运动的平均速度。实验步骤的合理顺序是。BAEDCF交流0.02CD限位孔下面0.1s题组二纸带的测量、分析与计算题5如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带（纸带的左端先通过打点计时器）。从点迹的分布情况可以判断：纸带是匀速通过打点计时器的，纸带是越走越快的，纸带是开始越走越快，后来又越走越慢的。若所用电源的频率是50Hz，图中丁纸带从打出A点到打出B点历时s，位移为m，这段时间内纸带运动的平均速度是m/s，AD段的平均速度是m/s（保留两位小数）。【解题通法】纸带记录了物体在不同时刻的位置和某一段时间对应的位移。点迹分布情况反映物体运动情况。（1）点迹密处速度小，点迹疏处速度大。（2）点迹均匀，说明物体做匀速运动。（3）一段时间内的平均速度可代替这段时间内某一时刻的瞬时速度，时间越短越准确。题6［2019•广东阳江高一期中］在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并按打点的先后顺序取其中的A、B、C、…、G七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度的对应如图所示。（1）由图可知，A、B两点间的时间间隔是s，纸带做的是（选填“加速”“减速”或“匀速”）直线运动。（2）A、D两点间的平均速度大小为m/s，E、G两点间的平均速度大小为m/s。（计算结果保留两位有效数字）【计时点与计数点】计时点是打点计时器在纸带上打出来的点。计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点，一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点。计数点通常不从第一个计时点开始取，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始。0.10加速0.140.23题7在一次实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出，下列表述正确的是（）A.实验时应先放开纸带再接通电源B.电磁打点计时器使用的是220V的交流电C.从纸带上可求出计数点B对应的速度D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s【打点周期与计数周期】打点周期是指两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电的周期，一般为0.02s。计数周期是指两个相邻的计数点的时间间隔，若相邻两个计数点之间还有（n-1）个计时点，则计数周期为T=0.02ns。C题8［2019•合肥一中高一月考］打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺进行测量，如图所示，则纸带在A、C间的平均速度为m/s，在A、D间的平均速度为m/s，B点的瞬