2017-2018版高中物理-第1章-运动的描述-第4节-实验-用打点计时器测速度-新人教版必修1.ppt

第第4 4节实验节实验:用打点计时器测速度用打点计时器测速度实验探究实验探究实验基础实验基础典例研习典例研习实验基础实验基础 解读实验解读实验萃取精华萃取精华实验探究实验探究 探寻结论探寻结论提升精度提升精度一、数据处理一、数据处理1.1.计算瞬时速度计算瞬时速度把计算所得的各点的速度填入下表中把计算所得的各点的速度填入下表中位置位置A AB BC CD DE EF Fx/mx/mv/(msv/(ms-1-1)2.v-t2.v-t图像的画法图像的画法根据测量的数据在坐标系中描点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然后用平滑的曲线把这些点连接起来.二、误差分析二、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法系统系统误差误差利用平均速度来代替瞬利用平均速度来代替瞬时时速度速度用以用以计计数点数点为为中心的中心的较较小的小的xx来求平均速度来求平均速度三、注意事项三、注意事项1.1.使用计时器打点时使用计时器打点时,应先接通电源应先接通电源,待打点计时器打点稳定后待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带再拉动纸带.2.2.手拉纸带时速度应适当快一些手拉纸带时速度应适当快一些,以防点迹太密集以防点迹太密集.3.3.使用电火花计时器时使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方墨粉纸盘位于纸带上方,使用电使用电磁打点计时器时磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面压在复写纸下面.4.4.使用电磁打点计时器时使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度应调整振针距复写纸的高度.5.5.对纸带进行测量时对纸带进行测量时,不要分段测量各段位移不要分段测量各段位移,要用长尺一次测量完毕要用长尺一次测量完毕(可先统一可先统一测量出各个测量点到起始测量点测量出各个测量点到起始测量点O O之间的距离之间的距离).).(教师参考教师参考)其他方案其他方案新方案一利用频闪照相分析计算物体的速度新方案一利用频闪照相分析计算物体的速度原理原理:频闪照相法每间隔一定时间曝光一次频闪照相法每间隔一定时间曝光一次,从而形成间隔相同时间的影像的方法从而形成间隔相同时间的影像的方法.器材器材:频闪灯、照相机、小球、斜面等频闪灯、照相机、小球、斜面等.方法方法:在频闪照相中会用到频闪灯在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次它每隔相等时间闪光一次,例如每隔例如每隔0.1 s0.1 s闪光一次闪光一次,即每秒闪光即每秒闪光1010次次.当物体运动时当物体运动时,利用频闪灯照明利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体每隔相等时照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置间所到达的位置.通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片.点评点评:与打点计时器记录的信息相比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交流电源的频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率频率,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹.因此因此,运动物体的频运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息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又记录了物体运动的位移信息.至于求平均速度至于求平均速度和瞬时速度和瞬时速度,两者都是一样的两者都是一样的.新方案二借助数字计时器和气垫导轨测速度新方案二借助数字计时器和气垫导轨测速度见教材见教材P P2424“科学漫步科学漫步”点评点评:这样测得的速度也不是瞬时速度这样测得的速度也不是瞬时速度,而是遮光条在遮光这段时间内滑块的而是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度平均速度.典例研习典例研习 通法悟道通法悟道拓宽思路拓宽思路类型一类型一 实验原理和实验操作实验原理和实验操作 【例例1 1】(2017(2017唐山质检唐山质检)关于关于“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验的实验:(1)(1)实验中实验中,除电磁打点计时器除电磁打点计时器(含纸带、复写纸含纸带、复写纸)、小车、一端带定滑轮的长木、小车、一端带定滑轮的长木板、导线及开关外板、导线及开关外,在下面的仪器和器材中在下面的仪器和器材中,必须使用的有必须使用的有.(填选项代号填选项代号)A.A.电压合适的电压合适的50 Hz50 Hz交流电源交流电源B.B.电压可调的直流电源电压可调的直流电源C.C.刻度尺刻度尺D.D.秒表秒表E.E.天平天平核心点拨核心点拨(1)(1)电磁打点计时器使用低压交流电源电磁打点计时器使用低压交流电源.解析解析:(1)(1)实验中必须使用的有合适的实验中必须使用的有合适的50 Hz50 Hz的低压交流电源的低压交流电源,计算速度时需计算速度时需要测量各点间的距离要测量各点间的距离,因此还必须有刻度尺因此还必须有刻度尺,故应选故应选AC.AC.答案答案:(1)AC(1)AC(2)(2)对于减小实验误差来说对于减小实验误差来说,下列采取方法中正确的有下列采取方法中正确的有.A.A.选取合适的选取合适的n n个点为计数点个点为计数点B.B.使小车运动的尽量慢些使小车运动的尽量慢些C.C.舍去纸带上密集的点舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验E.E.实验时尽量让小车远离打点计时器实验时尽量让小车远离打点计时器,释放小车后再接通电源释放小车后再接通电源核心点拨核心点拨 (2)(2)可以从实验操作、纸带的选择与数据处理方面减小实验误差可以从实验操作、纸带的选择与数据处理方面减小实验误差.解析解析:(2)(2)选取合适的选取合适的n n个点为计数点个点为计数点,有利于测量长度有利于测量长度,又使平均速度与瞬时速度更接又使平均速度与瞬时速度更接近近,以减小误差以减小误差,选项选项A A正确正确;使小车运动尽量慢些使小车运动尽量慢些,打出的点较密打出的点较密,为减小测量误差为减小测量误差,则则所取所取n n会较大会较大,计算出的结果误差会较大计算出的结果误差会较大,选项选项B B错误错误;舍去纸带上密集的点舍去纸带上密集的点,只利用点迹只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算,这样可减小误差这样可减小误差,选项选项C C正确正确;选用各选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验可使得小车运动比较平稳处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验可使得小车运动比较平稳,各点的瞬时速各点的瞬时速度与实际更接近度与实际更接近,可减小误差可减小误差,选项选项D D正确正确;若小车远离打点计时器若小车远离打点计时器,且先释放小车后打且先释放小车后打开电源开电源,会造成点密而少会造成点密而少,给测量、计算造成较大误差给测量、计算造成较大误差,选项选项E E错误错误.答案答案:(2)ACD(2)ACD误区警示误区警示使用打点计时器注意的问题使用打点计时器注意的问题(1)(1)电磁打点计时器需要电磁打点计时器需要4 46 V6 V低压交流电源低压交流电源,电火花计时器需用电火花计时器需用220 V220 V交流交流电源电源.(2)(2)使用打点计时器时要注意先接通电源使用打点计时器时要注意先接通电源,打点稳定后再释放纸带打点稳定后再释放纸带.(3)(3)选择纸带时要注意选择纸带时要注意“点迹清晰点迹清晰,间隔适度间隔适度”.类型二类型二 利用纸带计算平均速度和瞬时速度利用纸带计算平均速度和瞬时速度【例例2 2】(2017(2017三明高一检测三明高一检测)(1)(1)使用电火花计时器测定小车运动情况的实验中使用电火花计时器测定小车运动情况的实验中,有有如下基本步骤如下基本步骤:A.A.把电火花计时器固定在长木板上没有滑轮的一端把电火花计时器固定在长木板上没有滑轮的一端B.B.把纸带固定在小车上并穿过打点计时器限位孔把纸带固定在小车上并穿过打点计时器限位孔C.C.使小车靠近打点计时器使小车靠近打点计时器,然后松开纸带让小车带着纸带运动然后松开纸带让小车带着纸带运动D.D.接通接通220 V220 V交流电源交流电源E.E.按下脉冲输出开关按下脉冲输出开关,进行打点进行打点F.F.把长木板固定在桌面上把长木板固定在桌面上,使带滑轮的一端伸出桌外使带滑轮的一端伸出桌外,小车放在木板上小车放在木板上G.G.关闭电源关闭电源,取下纸带取下纸带这些步骤正确的排列顺序为这些步骤正确的排列顺序为.(2)(2)如图所示如图所示,用毫米刻度尺测量得用毫米刻度尺测量得AB=4.56 cm,AC=12.16 cm,AD=22.52 cm,AE=AB=4.56 cm,AC=12.16 cm,AD=22.52 cm,AE=36.06 cm,36.06 cm,为使计算出的为使计算出的C C点时小车速度误差尽可能小点时小车速度误差尽可能小,则则v vC C=m/s;m/s;小车在小车在AEAE段段的平均速度为的平均速度为m/s.(m/s.(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)核心点拨核心点拨应用公式应用公式v=v=计算某一过程的平均速度计算某一过程的平均速度,当当t0t0时时,这一过这一过程的平均速度可视为这一过程某点的瞬时速度程的平均速度可视为这一过程某点的瞬时速度.解析解析:(1)(1)排列顺序时应注意排列顺序时应注意:应在安装电火花计时器后安装纸带应在安装电火花计时器后安装纸带.应先应先接通电源接通电源,后释放纸带后释放纸带.获得纸带后立即关闭电源获得纸带后立即关闭电源,由此可知由此可知,实验步骤的实验步骤的正确排序为正确排序为FABDECG.FABDECG.答案答案:(1)FABDECG(1)FABDECG(2)4.49(2)4.494.514.51规律方法规律方法 瞬时速度的求解瞬时速度的求解平均速度可由平均速度可由v=v=求出求出,求瞬时速度时求瞬时速度时,应当取包含该点的尽可能短的时间间隔应当取包含该点的尽可能短的时间间隔,应用应用“极限极限”的思想求物体的瞬时速度的思想求物体的瞬时速度,由平均速度代替瞬时速度由平均速度代替瞬时速度.类型三类型三 利用利用v-tv-t图像分析运动规律图像分析运动规律【例例3 3】某同学在某同学在“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验中的实验中,用打点计时器记录了被用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出在纸带上确定出A,B,C,D,E,F,GA,B,C,D,E,F,G共共7 7个计数点个计数点.相相邻计数点间的距离如图邻计数点间的距离如图(甲甲)所示所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 0.10 s.(s.(计算结果均保留计算结果均保留3 3位有效数字位有效数字)(1)(1)在实验中在实验中,使用打点计时器时应先使用打点计时器时应先再再(选填选填“释放纸带释放纸带”或或“接通电源接通电源”).).解析解析:(1)(1)在实验中在实验中,使用打点计时器时应先接通电源使用打点计时器时应先接通电源,再释放纸带再释放纸带.答案答案:(1)(1)接通电源释放纸带接通电源释放纸带 (2)(2)每两个计数点间还有每两个计数点间还有个点没有标出个点没有标出.(3)(3)试根据纸带上各个计数点间的距离试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔每隔0.10 s0.10 s测一次速度测一次速度,计算出打下计算出打下B,C,DB,C,D三个点三个点时小车的瞬时速度时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表并将各个速度值填入下表.v vB Bv vC Cv vD Dv vE Ev vF F数数值值(m/s)(m/s)0.6400.6400.7210.721答案答案:(2)4(3)0.400(2)4(3)0.4000.4790.4790.560 0.560(4)(4)将将B,C,D,E,FB,C,D,E,F各个时刻的瞬时速度标在图各个时刻的瞬时速度标在图(乙乙)中直角坐标系中中直角坐标系中,并画出小车的瞬时速并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线度随时间变化的关系图线.解析解析:(4)(4)将各时刻对应速度在将各时刻对应速度在v-tv-t坐标系中描点坐标系中描点,并过这些点作出图线并过这些点作出图线,如图所示如图所示.答案答案:(4)(4)图见解析图见解析