高一物理必修一-用打点计时器测速度优质版.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 运动描述,4、试验：用打点计时器测速度,第1页,一,两种打点计时器,电磁打点计时器,电火花计时器,第2页,直流？交流？,1、电磁打点计时器,（1）原理 （2）结构,（3）,工作电压：6V以下,第3页,课时4试验：用打点计时器测速度,课前导航,1.电磁打点计时器,图41所表示是电磁打点计时器结构图，图中标出了几个主要部件代号及名称,图41,第4页,2、电火花计时器,（1）结构：（2）原理：,脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电,（3）,工作电压：220V,尖端放电,第5页,当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中振片被磁化，因为线圈通是交变电流，电流方向不停改变，振片就会因重复地受到向上、向下吸引而不停地振动起来当交变电流频率是50 Hz时，电磁打点计时器振针每0.02 s打下一个点,2电火花计时器,图42所表示是电火花计时器结构图图中标出了几个主要部件代号，它们名称见图,图42,第6页,电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显示出点迹计时仪器当电源频率是50 Hz 时，它脉冲放电周期也是0.02 s，即每隔0.02 s 打下一个点,请你思索：,1为何打点计时器不能使用直流电源？,2假设交流电源频率不是50 Hz，而是60 Hz，打点计时器还是每隔0.02 s打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下一个点？,第7页,知识精析,一、,计时器使用,1,电磁打点计时器使用,(1),用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带上面通电，振片带动振针打点若纸带运动，其上就会留下一行小点,(2),如由物体带动纸带运动，物体位移就对应为纸带上对应点间距离，运动时间可由该距离上点痕数目计算,2,电火花计时器使用,(1),使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一行点迹,(2),这种计时器工作时，纸带运动时受到阻力比较小，试验误差也比较小,第8页,二、,用打点计时器测量瞬时速度,图43,第9页,方法指导,一、纸带处理方法,例1,打点计时器所用电源频率为50 Hz，某次试验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图45所表示，纸带在,A,、,C,间平均速度为_m/s，在,A,、,D,间平均速度为_m/s，,B,点瞬时速度更靠近于_m/s.,解析,由题意知，相邻两点间时间间隔为0.02 s，,A,、,C,间距离为14 mm0.014 m，,A,、,D,间距离为25 mm0.025 m.,由公式,v,得，,v,AC,m/s0.35 m/s,v,AD,m/s0.42 m/s,B,点瞬时速度更靠近于0.35 m/s.,答案,0.350.420.35,点评,求某点瞬时速度时，我们应取此点两侧靠近此点两点间平均速度，但这两点并不是靠得越近越好,第10页,二、试验误差分析,例2,某同学在用打点计时器做试验时，得到纸带如图46所表示，这可能是因为(),图46,A打点计时器错接在直流电源上,B电源电压不稳,C电源频率不稳,D振针压得过紧,解析,正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上，这么在纸带上才能留下点当振针与复写纸距离过大时，振针可能打不到复写纸，这时会出现有时有点，有时无点当振针与复写纸距离过小时，振针就会有较长时间与复写纸接触，这么就会在复写纸上留下一段一段小线段,答案,D,第11页,三、,v,t,图象应用,例,3,图,4,7,是甲、乙两物体运动速度图象，以下说法正确是,(,),A,物体甲处于静止状态,B,物体乙刚开始时以,5 m/s,速度与甲物体同向运动,C,物体乙在最初,3 s,内位移是,10 m,D,物体乙在最初,3 s,内旅程是,10 m,解析,甲速度图象是平行于,t,轴直线，所以甲做匀速直线运动，选项,A,错误；乙物体在第,1 s,内向正方向做速率为,5 m/s,匀速直线运动，第,2 s,内静止，第,3 s,内沿负方向做速率为,5 m/s,匀速直线运动，故选项,B,正确；乙在第,1 s,内位移,x,1,v,1,t,1,5 m,，在第,2 s,内位移,x,2,0,，在第,3 s,内位移,x,3,v,3,t,3,5 m,，所以物体乙在最初,3 s,内位移,x,x,1,x,2,x,3,0,，故选项,C,错误；物体乙在最初,3 s,内旅程,l,|,x,1,|,|,x,2,|,|,x,3,|,10 m,，故选项,D,正确,答案,BD,第12页,打点,频率,相同,1.,打点方式不一样,电磁打点计时器：,利用振动振针打点,电火花计时器：,利用火花放电打点,2.,电源电压不一样,电磁打点计时器：,6V,以下交流电,电火花计时器：,220V,交流电,3.,振针打点时与纸带接触，会对纸带产生妨碍作用；而火花放电基本不会妨碍纸带运动,两种电磁打点计时器共同点与不一样点,第13页,一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能原因是（）,A接在直流电源上 B电源电压不稳,C电源频率不稳 D打点针压得过紧,解析：A接在直流电源上不会打点。A错。,B打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压相关。B错。,C频率不一样打点仍为圆点。故C错。,D打点针压得过紧。针和纸接触时间长，打出一些短线。D正确。,答案：D,第14页,3、打点计时器作用,（1）测时间,(电源频率50Hz，每隔,_,秒打一个点),（2）测位移,（3）研究纸带 研究物体运动,第15页,1、操作步骤,（1）固定计时器,（2）穿纸带,（3）开启电源，拉纸带，随即,马上关电源,第16页,纸带处理：,1.,判断物体运动规律,A,B,C,D,第17页,纸带处理 2.测平均速度,t,？,x,？,疏密与速度关系,（1）需测量量：,（2）关系式：,第18页,2.,计算变速直线运动中某段平均速度,0 A B C D E,X,1,X,2,X,3,X,4,X,5,X,X,X,X,X,第19页,t/S,x/m,2-4,0-2,3-4,2-3,1-2,0-1,区间,表,1,手拉纸带在几段时间中位移和平均速度,),/(,1,-,s,m,v,0,1,2,3,4,第20页,3.,计算变速直线运动中某点瞬时速度,0 A B C D E,第21页,3.怎样测出,E,点,瞬时速度？,D,F,D,F,D,F,标准：,准确性 可行性,第22页,0,1,2,3,x,0,x,1,x,2,x,3,表2 手拉纸带在几个时刻瞬时速度,位置,0,1,2,3,t/s,v/s,第23页,如图是研究匀变速直线运动试验中打点计时器打出纸带，每,5,个打点选一个计数点，各计数点对应在刻度尺上示数已在图中示出，单位是,cm,，交流电源,50Hz,。计数点间隔时间为,T=,，,Vc=,，,0.10 s,0.20 m/s,第24页,四、用图象表示速度,在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断点速度,.,要想形象了解纸带速度改变规律我们还要借助于图象。,t/,s,v/(ms-,1,),0,t/,s,v/(ms-,1,),0,第25页,v-t,图象：,1.,能读出速度,V,、,时刻,t,对应关系,2.,观察出速度,V,随时间,t,改变关系,3.,能判断物体运动规律,t,O,V,t,O,V,第26页,1、,图像特点：直观,2、惯用作图法,（1）描点作图,（2）据函数关系式作图,3、作图步骤,（1）建系 （2）描点 （3）作图,少了什么？,第27页,1、图像特点：直观,2、惯用作图法,（1）描点作图,（2）据函数关系式作图,3、作图步骤,（1）建系 （2）描点 （3）作图,4、速度时间图像（,v,-,t graph,）,手是怎样运动？,第28页,某同学在,“,用打点计时器测速度,”,试验中，用打点计时器统计了被小车拖动纸带运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（如图1.4-4所表示）。其相邻点间距离如图中所表示，每两个相邻测量点之间时间间隔为0.10s。,（1）试依据纸带上各个计数点间距离，每个0.10s测一次速度，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车瞬时速度，并将各个速度值填入下表(要求保留3位有效数字),(2)将B、C、D、E、F各个时刻瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车瞬时速度随时间改变关系图线。,V,B,V,C,V,D,V,E,V,F,数值,0.400,0.479,0.560,0.640,0.721,单位：m/s,第29页,第30页,t,3,五、速度,I,时间图象,0,t,v,t,1,v,1,t,2,v-t,图象中速度正负表示物体运动方向,试分析物体运动情况,第31页,练习,0,t,v,一物体,v-t,图以下所表示，则以下说法正确是,A.,物体做曲线运动,B.,物体做直线运动,C.,物体做往复运动,D.,物体一直向一个方向运动,第32页,1以速度,v,为纵轴，时间,t,为横轴建立直角坐标系，用描点法在坐标系中描出物体在各个时刻速度，再用平滑曲线将各点连接起来，就得到一条能反应速度随时间改变关系图线，叫速度,时间图象,2速度,时间图象反应了物体速度随时间改变规律依据速度,时间图象能够作出哪些判断或得出哪些结论？,(1)读出物体在某时刻速度或物体某一速度所对应时刻在右图中，0时刻速度为,v,0,，,t,时刻速度为,v,t,.,(2)求出物体在某段时间内速度改变量或物体发生某一速度改变所经历时间在图中，0,t,时间内速度改变量为,v,v,t,v,0,.,(3)判断运动方向依据速度正、负判断运动方向，速度为正，表示物体沿正方向运动；速度为负，表示物体沿负方向运动，在下列图中，0,t,3,时间内物体沿正方向运动，,t,4,t,6,时间内，物体沿负方向运动,(4)比较物体速度改变快慢在,v,t,图象中，直线倾斜程度(斜率)反应了物体速度改变快慢，倾斜程度越大，表示速度改变得越快，倾斜程度越小，表示物体速度改变得越慢，直线不倾斜(平行于时间轴)，表示物体速度不变,在应用,v,t,图象时，要注意防止以下几个常见错误：,第33页,把,v,t,图象和,x,t,图象混同不清比如：把,v,t,图象中两条直线交点误认为相遇，在,v,t,图象中依据直线向上倾斜、向下倾斜判断运动方向等等,把,v,t,图象误认为是质点运动轨迹,(4)比较物体速度改变快慢在,v,t,图象中，直线倾斜程度(斜率)反应了物体速度改变快慢，倾斜程度越大，表示速度改变得越快，倾斜程度越小，表示物体速度改变得越慢，直线不倾斜(平行于时间轴)，表示物体速度不变,在应用,v,t,图象时，要注意防止以下几个常见错误：,第34页,运动物体带动纸带被打点计时器打上一系列点,这些点距离不一定相等,但这些点能说明,A,运动物体在一段时间内位移,B,运动物体在一段时间内运动快慢,C,运动物体在某时刻位置,D,运动物体运动性质,(A B C D ),第35页,2.,经过打点计时器得到一条纸带上点子不均匀,以下判断正确是,A,点子密集地方物体运动速度比较大,B,点子密集地方物体运动速度比较小,C,点子不均匀说明物体在做变速运动,D,点子不均匀说明打点计时器有故障,(B C ),第36页,3.,在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列小点,依据你所打出纸带,在判断纸带表示运动是匀速直线运动还是变速直线运动时,A,应经过测量纸带表示运动全程来判断？,B,必须经过计算任意两点间平均速度来判断,C,必须经过计算全程平均速度来计算,D,能够经过测量每相邻两点间距离,看其是否相同,来判断,(D ),第37页,第38页,1.利用纸带能够直接测出物理量：_,2.利用纸带能够间接测出物理量：_,3.故障分析：,打点不清楚（不打点）：_,打出短线：_,打双点：_,4.碰到以下情况，纸带会有什么现象：,手拉动太慢：_,手拉动太快：_,电源频率不稳：_,错接在直流电源上：_,时间、位移,平均速度（准确）、,瞬时速度（粗略）,电压太低、振针太高,电压太高、振针太低、手拉动太快,振针松动,点迹太密，连成一条线,打出短线,点迹时间间隔不一样,打出是一条直线,第39页,0,1,2,3,x,0,x,1,x,2,x,3,计数点：,我们普通,每,5,个点,取一个计数点。,第40页,0,1,2,3,x,0,x,1,x,2,x,3,表2 手拉纸带在几个时刻瞬时速度,位置,0,1,2,3,t/s,0,0.1,0.2,0.3,v/(m/s),第41页,二、用图象表示速度,t/,s,v/(ms-,1,),0,t/,s,v/(ms-,1,),0,光滑曲线,第42页,v-t,图象包含内容：,1.,能读出速度,V,、,时刻,t,对应关系,2.,观察出速度,V,随时间,t,改变关系,3.,能判断物体运动规律,t,O,V,t,O,V,匀速直线运动,加速直线运动,第43页,纸带处理：,1.,判断物体运动规律,A,B,C,D,第44页,课堂练习,1、对纸带上电迹说法正确是？,A：点迹统计了物体运动时间。,B：点迹在纸带上分布情况反应了物体运动情况。,C：点迹在纸带上分布情况，反应了物体体积和大小。,D：点迹统计了物体在不一样时刻位置和某段时间内位,移,(ABD),2.打出点迹不够清楚原因可能是？,A：电源电压偏低 B：永磁体磁性不足,C：振针位置过高 D：复写纸陈旧,E：振动片不在永磁体中央,(ABCDE),第45页,同时达标,一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分，每小题最少有一个选项是正确),1在使用打点计时器时应(),A先接通电源，再使纸带运动,B先使纸带运动，再接通电源,C在使纸带运动同时接通电源,D先使纸带运动或先接通电源都能够,答案,A,第46页,2以下说法正确是(),A电磁打点计时器和电火花计时器原理基本一样,B电磁打点计时器和电火花计时器外接交流电压一样,C电磁打点计时器和电火花计时器外接交流电频率是一样,D电磁打点计时器和电火花计时器打点时间间隔都是0.02 s,解析,电磁打点计时器和电火花打点计时器原理和使用方法基本一样，所接交流电压不一样，电磁打点计时器工作电压为4 V6 V，电火花计时器外接电压为220 V.,答案,ACD,第47页,3运动物体拉动穿过打点计时器纸带，纸带上打下一列小点，打点计时器打下点直接统计了(),A物体运动时间,B物体在不一样时刻位置,C物体在相同时间内距离,D物体在不一样时间内位移,解析,因为打点计时器打点时间间隔都是0.02 s，所以只要数出纸带上所打点数，用,t,0.02 s,(,n,1)能够计算出物体运动时间，选项A正确打点计时器每打一个点与一个时刻对应，所以，打点计时器直接统计物体在不一样时刻所在位置，选项B正确每两个相邻时间间隔一定是0.02 s，但这里相同时间能够是任意相同时间只要测量间隔相同点数点迹之间距离就能够了，不过相同时间内距离不一定是相同而物体,在不一样时间内位移，只要经过再一次测量与该时间段对应一段位移就能够知道，所以打下点也直接统计了物体在不一样时间内位移，选项D正确,答案,ABD,第48页,4打点计时器所用电源是50 Hz交流电，其相邻点间时间间隔是,T,，若纸带上共打出,N,个点，该纸带上统计时间为,t,，则(),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,第49页,5我国使用交流电频率是50 Hz，而美国使用交流电频率为60 Hz，一样纸带试验，纸带长度、拉动纸带速度完全相同，在我国和美国两地域所得到纸带上被打点个数(),A一样多B在美国多,C在我国多 D不能确定,解析,长度、拉动速度完全相同纸带运动时间出相同，频率越高，周期越小，打下点个数就越多,答案,B,第50页,6若一质点从t=0开始由原点出发，其v-t图象如图所表示，则该质点(),A当,t,1 s时，离原点最远,B当,t,2 s时，离原点最远,C当,t,3 s时，回到原点,D当,t,1 s时，回到原点,解析,这是一个速度时间图象，故曲线与,t,轴所夹面积表示位移大小，所以2 s末离原点最远，4 s末回到原点,答案,BD,第51页,二、填空题(9分),7用接在50 Hz交流电源上打点计时器测定小车运动情况某次试验中得到一条纸带如图所表示，从比较清楚点起，每5个打印点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、,量得0与1两点间距离,x,1,=30 mm,，,2与3两点间距离,x,2,=48 mm，则小车在0与1两点间平均速度为,v,1,=,m/s，在2与3两点间平均速度,v,2,=,m/s.据此可判定小车做_运动,答案,0.30.48加速,第52页,三、计算题,(11,分,),8,利用速度传感器与计算机结合，能够自动作出物体运动图象某同学在一次试验中得到运动小车,v-t,图象如图所表示，请据此回答：,(1),小车做什么样运动？,(2),小车运动最大速度约为多少？,(3),小车运动最大位移约为多少？,解析,由图象可知，在,0,8 s,时间内小车做加速运动，在,8,14 s,时间内小车做减速运动图线最大纵坐标表示小车运动最大速度，约为,0.8 m/s.,曲线与横坐标轴,(,时间,),所包围,“,面积,”,表示小车运动最大位移，经过割补法处理可得，约为,8.3 m.,第53页,附加探究题(10分),9图示是一打点计时器所打纸带，将直尺靠在纸带边，零刻度线与纸带上打第一个点对齐由0到1、2、3、点距离分别用,d,1,、,d,2,、,d,3,表示，初时刻0到1、2、3点时间分别用,t,1,、,t,2,、,t,3,表示，测量出,d,1,、,d,2,、,d,3,值并填入表中,假设打点计时器所用交流电频率为50 Hz，在这五个时间段内位移和时间有什么对应关系？,距离,d,1,d,2,d,3,d,4,d,5,测量值(cm),直接由图可读出,d,1,、,d,2,、,d,3,、,d,4,、,d,5,值，分别是1.75 cm、2.90 cm、3.80 cm、4.50 cm、5.00 cm，依据打点计时器性质和图可知：,t,1,0.08 s，,t,2,0.14 s，,t,3,0.20 s，,t,4,0.26 s，,t,5,0.32 s，且,t,21,t,32,t,43,t,54,0.06 s.,观察图知，伴随时间延续，位移在不停地增大，但相同时间内发生位移越来越小，说明物体运动得越来越慢,第54页,