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第四节 测量直线运动物体的瞬时速度
第一章 运动的描述
必备知识·自主预习储备
01
知识点一
知识点二
运动信息
电火花
电磁
220
4～6 V
振片
振针
0.02 s
×
√
√
数字计时器
光电门
发光
光线接收
光电门
遮挡
一个光电门光线
经过两个光电门之间
关键能力·情境探究达成
02
考点1
考点2
学习效果·随堂评估自测
03
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
浅仰芹
刻度尺
数字计时器
光电门
光线
8.8.8.8
爱
Q数字计时器0OO
wm之N
光电门
光线
我仰
h
团结守纪勤学春
光源
遮光条
光敏管
1411111:11a441t11i8第四节 测量直线运动物体的瞬时速度
1．知道打点计时器、数字计时器，并会使用．
2．学会探究测量瞬时速度的方法，通过与他人交流合作，提高实验探究能力．
3．通过分析不同仪器的测速原理，体会物理知识在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识．
知识点一 打点计时器及其使用
1．打点计时器：一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器．
2．分类：电火花计时器和电磁打点计时器．
3．电火花打点计时器
(1)工作电压：220 V交流电源．
(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一系列点迹．
4．电磁打点计时器
(1)工作电压：4～6 V交流电源．
(2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一系列小点．
5．打点间隔：当电源频率是50 Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间都是 0.02 s.
(1)电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压都是220 V的交变电压． (×)
(2)使用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s． (√)
(3)打点计时器在纸带上准确记录了运动物体的位移和时间． (√)
知识点二 数字计时器
1．计时装置的组成：由数字计时器和光电门组成的计时测量装置，如图所示．
2．光电门：由发光装置(红外发光二极管)和光线接收装置(光敏元件)构成．光敏元件接收由发光装置发出的光线，通常处于被照亮的状态．
3．计时器：有两个输入插口与光电门相连．
4．计时原理：当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器开始计时，遮光结束(物体通过)停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间．
数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间(物体先后通过两个光电门之间的时间)．
数字计时器能测量出小到1 ms或0.1 ms的时间间隔，计时更精确灵敏．
电磁打点计时器是应用电磁铁的原理，让振针周期性的振动，通过复写纸在纸带上打下点迹，来记录物体运动情况．
请探究：
(1)电磁打点计时器和电火花打点计时器各使用什么电源？
(2)如果电磁打点计时器打的点不清晰，总结是什么原因？
提示：(1)电磁打点计时器用4～6 V交流电源，电火花打点计时器用220 V交流电源．
(2)打点不清晰可能是电压太低，调高电压就可以．
考点1 打点计时器及其使用
1．实验步骤
(1)了解电火花打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放在墨粉纸盘的下面．
(2)把计时器接到220 V的交流电源上．
(3)接通电源，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，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1) s计算出纸带的运动时间Δt.
(5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离，在进行实验测量之前，自己设计一个表格，用来记录以上测量值．
2．注意事项
(1)使用电火花打点计时器时，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．
(2)使用打点计时器时，应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，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带，打点之后应立即关闭电源．
(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．
(5)区别计时点和计数点
①计时点是打点计时器在纸带上打出来的点．
②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．计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始．
(6)区别打点周期和计数周期
①打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02 s.
②计数周期：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＝0.02n s.
【典例1】 (1)电磁打点计时器是一种利用______电源的计时仪器，它的工作电压是______V，当电源频率是50 Hz时，它每隔________s打一次点．
(2)使用电磁打点计时器时，纸带应穿过________，复写纸应套在________上，并要放在纸带的________面；应把________电源用导线接在__________上；打点时应先__________，再让纸带运动．
(3)(多选)打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了( )
A．物体运动的时间
B．物体在不同时刻的位置
C．物体在不同时间内的位移
D．物体在不同时刻的速度
思路点拨：电磁打点计器用低压交流电源，每0.02 s打下一个点，纸带上直接记录的信息是时间和位置．
[解析] 电磁打点计时器是一种利用交流电源的计时仪器，工作电压为6 V，工作频率为50 Hz，周期为0.02 s．电火花打点计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一次点，因此打在纸带上的点迹可直接反映物体的运动时间，故A正确；因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置，故B正确；用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间内的位移，再根据速度公式可算出物体在某段时间内的速度，但这些量不是纸带上的点迹直接记录的，故C、D错误．
[答案] (1)交流 6 0.02 (2)限位孔 定位轴上 低压交流 接线柱 接通电源 (3)AB
由纸带记录的信息
(1)打点计时器是一种计时仪器，它有具体的工作电压，从打出的纸带上可以直接获得物体运动的时间及不同时刻的位置信息．
(2)电火花打点计时器和电磁打点计时器虽然所用电源电压不同，但如果工作电压的频率为50 Hz，则打点周期均为T＝0.02 s.
上题第(2)问中一条打出的纸带如图所示，如果每5个点下面计一个数，这些标数字的点称为计数点．则两个相邻计数点间的时间间隔为多大？
[解析] 由图中得出相邻两个计数点之间还有4个计时点，故t＝5T＝5×0.02 s＝0.1 s.
[答案] 0.1 s
[跟进训练]
1．(多选)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是( )
A．先接通电源，后释放纸带
B．电火花打点计时器使用的是220 V交流电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长
D．先释放纸带或先接通电源都可以
AB [为了增加纸带的使用率，应先接通电源，后释放纸带，A正确，D错误；电火花打点计时器使用的是220 V交流电源，故B正确；因为T＝，所以使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越短，C错误．]
考点2 数字计时器
使用数字计时器应该注意的问题
(1)实验前应先调整发光器件和光敏元件的相对位置，因为如果二者没有对准，则不能计时．
(2)根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能．
【典例2】 如图所示用光电计时器研究物体的直线运动.1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2 s．则：
(1)能否由此确定滑块由光电门1运动到光电门2的时间？
(2)滑块通过光电门1时和通过光电门2时相比较，通过哪个位置时更快一些？
思路点拨：根据平均速度大小来确定物体运动的快慢．
[解析] (1)光电计时器显示的挡光时间为滑块各自通过光电门1、光电门2的时间，不能由此确定滑块由光电门1运动到光电门2的时间．(2)滑块宽度一定，滑块通过光电门时挡光时间越短，滑块运动得越快．
[答案] (1)不能 (2)通过光电门2时更快些
[跟进训练]
2．关于数字计时器的说法正确的是( )
A．数字计时器只能记录物体通过一个光电门的时间
B．数字计时器能记录物体通过一个光电门的位移
C．数字计时器能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
D．数字计时器不能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
C [数字计时器既可记录物体通过一个光电门的时间，也可记录物体先后两次经过光电门之间的时间，但不能记录物体经过一个光电门的位移，故选项C正确．]
1．(多选)对电磁打点计时器和电火花打点计时器的有关说法中，正确的是( )
A．电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用交流电
B．两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样
C．电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸
D．电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉
AB [电磁打点计时器使用6 V的交流电，电火花打点计时器使用220 V的交流电，A正确；两种打点计时器的打点频率都由交流电源的频率决定，B正确；电火花打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉，C错误；电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，D错误．]
2．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt，测得遮光条的宽度为Δs，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使更接近瞬时速度，正确的措施是( )
A．换用宽度更窄的遮光条
B．提高测量遮光条宽度的精确度
C．使滑块的释放点更靠近光电门
D．增大气垫导轨与水平面的夹角
A [表示的是Δt时间内的平均速度，遮光条的宽度Δs越窄，则记录遮光时间Δt越小，越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，A正确．]
3．用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上，组成如图甲所示装置，研究木块沿斜面下滑的速度变化．所提供的仪器有长木板、木块、打点计时器(含纸带)、学生电源、米尺、铁架台及导线、开关等，图乙是打点计时器打出的一条纸带，纸带旁还给出了最小刻度为1 mm的刻度尺，刻度尺的零刻度线与O点对齐，A、B、C、D为四个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未标出，打点计时器所用交流电源的频率是50 Hz.
(1)计数点A到O点的距离是________ mm.
(2)根据纸带可看出木块下滑的速度v的变化情况是________．
甲 乙
[解析] (1)因为本实验刻度尺最小刻度为1 mm，根据读数原则应估读到0.1 mm，所以A到O点的距离是105.0 mm.(2)由题中数据知相同时间内木块的位移逐渐变大，所以速度变大．
[答案] (1)105.0 (2)变大
4．(新情境题，以“电子眼”为背景，考查速度的测量)某高架道路上有段区域限速80 km/h.为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车(在本题中可看成质点)匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为Δt；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将开启架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据．
根据以上信息，回答下列问题。
(1)微型计算机计算汽车速度的表达式v＝________.
(2)若L＝7 m，Δt＝0.3 s，则照相机将________(选填“会”或“不会”)工作．
[解析] (1)微型计算机计算汽车速度时是用短时间内的平均速度代替瞬时速度，所以汽车速度的表达式为v＝.
(2)根据v＝得：v＝＝84 km/h>80 km/h，超速，故照相机会工作．
[答案] (1) (2)会
回归本节知识，自我完成以下问题．
1．电火花计时器和电磁打点计时器的工作频率相同吗？工作电压相同吗？
提示：相同 不同
2．数字计时器的装置主要由什么构成？
提示：光电门和计时器．
8/9第四节 测量直线运动物体的瞬时速度
1．知道打点计时器、数字计时器，并会使用．
2．学会探究测量瞬时速度的方法，通过与他人交流合作，提高实验探究能力．
3．通过分析不同仪器的测速原理，体会物理知识在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识．
知识点一 打点计时器及其使用
1．打点计时器：一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体__________的仪器．
2．分类：__________计时器和__________打点计时器．
3．电火花打点计时器
(1)工作电压：_____ V交流电源．
(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一系列点迹．
4．电磁打点计时器
(1)工作电压：__________交流电源．
(2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一系列小点．
5．打点间隔：当电源频率是50 Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间都是 __________.
(1)电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压都是220 V的交变电压． ( )
(2)使用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s． ( )
(3)打点计时器在纸带上准确记录了运动物体的位移和时间． ( )
知识点二 数字计时器
1．计时装置的组成：由数字计时器和光电门组成的计时测量装置，如图所示．
2．光电门：由发光装置(红外发光二极管)和__________装置(光敏元件)构成．光敏元件接收由发光装置发出的光线，通常处于被照亮的状态．
3．计时器：有两个输入插口与光电门相连．
4．计时原理：当宽度一定的物体通过__________时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器开始计时，遮光结束(物体通过)停止计时，这样就记录下物体_______________的短暂时间．
数字计时器还可以记录物体____________________的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间(物体先后通过两个光电门之间的时间)．
数字计时器能测量出小到1 ms或0.1 ms的时间间隔，计时更精确灵敏．
电磁打点计时器是应用电磁铁的原理，让振针周期性的振动，通过复写纸在纸带上打下点迹，来记录物体运动情况．
请探究：
(1)电磁打点计时器和电火花打点计时器各使用什么电源？
(2)如果电磁打点计时器打的点不清晰，总结是什么原因？
考点1 打点计时器及其使用
1．实验步骤
(1)了解电火花打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放在墨粉纸盘的下面．
(2)把计时器接到220 V的交流电源上．
(3)接通电源，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，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1) s计算出纸带的运动时间Δt.
(5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离，在进行实验测量之前，自己设计一个表格，用来记录以上测量值．
2．注意事项
(1)使用电火花打点计时器时，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．
(2)使用打点计时器时，应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，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带，打点之后应立即关闭电源．
(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．
(5)区别计时点和计数点
①计时点是打点计时器在纸带上打出来的点．
②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．计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始．
(6)区别打点周期和计数周期
①打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02 s.
②计数周期：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＝0.02n s.
【典例1】 (1)电磁打点计时器是一种利用______电源的计时仪器，它的工作电压是______V，当电源频率是50 Hz时，它每隔________s打一次点．
(2)使用电磁打点计时器时，纸带应穿过________，复写纸应套在________上，并要放在纸带的________面；应把________电源用导线接在__________上；打点时应先__________，再让纸带运动．
(3)(多选)打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了( )
A．物体运动的时间
B．物体在不同时刻的位置
C．物体在不同时间内的位移
D．物体在不同时刻的速度
由纸带记录的信息
(1)打点计时器是一种计时仪器，它有具体的工作电压，从打出的纸带上可以直接获得物体运动的时间及不同时刻的位置信息．
(2)电火花打点计时器和电磁打点计时器虽然所用电源电压不同，但如果工作电压的频率为50 Hz，则打点周期均为T＝0.02 s.
上题第(2)问中一条打出的纸带如图所示，如果每5个点下面计一个数，这些标数字的点称为计数点．则两个相邻计数点间的时间间隔为多大？
由图中得出相邻两个计数点之间还有4个计时点，故t＝5T＝5×0.02 s＝0.1 s.
0.1 s
1．(多选)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是( )
A．先接通电源，后释放纸带
B．电火花打点计时器使用的是220 V交流电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长
D．先释放纸带或先接通电源都可以
考点2 数字计时器
使用数字计时器应该注意的问题
(1)实验前应先调整发光器件和光敏元件的相对位置，因为如果二者没有对准，则不能计时．
(2)根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能．
【典例2】 如图所示用光电计时器研究物体的直线运动.1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2 s．则：
(1)能否由此确定滑块由光电门1运动到光电门2的时间？
(2)滑块通过光电门1时和通过光电门2时相比较，通过哪个位置时更快一些？
2．关于数字计时器的说法正确的是( )
A．数字计时器只能记录物体通过一个光电门的时间
B．数字计时器能记录物体通过一个光电门的位移
C．数字计时器能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
D．数字计时器不能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
1．(多选)对电磁打点计时器和电火花打点计时器的有关说法中，正确的是( )
A．电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用交流电
B．两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样
C．电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸
D．电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉
2．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt，测得遮光条的宽度为Δs，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使更接近瞬时速度，正确的措施是( )
A．换用宽度更窄的遮光条
B．提高测量遮光条宽度的精确度
C．使滑块的释放点更靠近光电门
D．增大气垫导轨与水平面的夹角
3．用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上，组成如图甲所示装置，研究木块沿斜面下滑的速度变化．所提供的仪器有长木板、木块、打点计时器(含纸带)、学生电源、米尺、铁架台及导线、开关等，图乙是打点计时器打出的一条纸带，纸带旁还给出了最小刻度为1 mm的刻度尺，刻度尺的零刻度线与O点对齐，A、B、C、D为四个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未标出，打点计时器所用交流电源的频率是50 Hz.
(1)计数点A到O点的距离是________ mm.
(2)根据纸带可看出木块下滑的速度v的变化情况是________．
甲 乙
4．(新情境题，以“电子眼”为背景，考查速度的测量)某高架道路上有段区域限速80 km/h.为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车(在本题中可看成质点)匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为Δt；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将开启架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据．
根据以上信息，回答下列问题。
(1)微型计算机计算汽车速度的表达式v＝________.
(2)若L＝7 m，Δt＝0.3 s，则照相机将________(选填“会”或“不会”)工作．
回归本节知识，自我完成以下问题．
1．电火花计时器和电磁打点计时器的工作频率相同吗？工作电压相同吗？
2．数字计时器的装置主要由什么构成？
8/9课时分层作业(四) 测量直线运动物体的瞬时速度
?题组一 打点计时器及其使用
1．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作不正确的是( )
A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车
B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点
C．打点频率为50 Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1 s
D．实验中应使小车速度尽量小些
D [使用打点计时器时，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车，A正确；选择纸带时要舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取后面清晰的计数点，B正确；打点频率为50 Hz时，打点周期为0.02 s，若每隔四个点取一个计数点，则Δt＝5×0.02 s＝0.1 s，C正确；小车速度越小，点迹越密集，越不容易测量，故实验中应使小车速度尽量大一些，D错误，D符合题意．]
2．(多选)在利用打点计时器测速度的实验中，若打点周期为0.02 s，下列说法正确的是( )
A．先接通电源，后拉动纸带
B．先拉动纸带，后接通电源
C．电火花计时器使用6 V以下的交流电源
D．连续n个计时点间的时间间隔为(n－1)×0.02 s
AD [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，A正确，B错误；电火花计时器的工作电压是220 V交流电，C错误；每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s，连续n个计时点间有n－1个时间间隔，故时间为(n－1)×0.02 s，D正确．]
3．如图所示是一位同学使用打点计时器得到的两条纸带，他将两条纸带(甲、乙)上下并排放在一起进行比较，在图中A、B两点之间，两条纸带(甲、乙)运动的时间之比是( )
A．1∶1 B．2∶1
C．1∶2 D．无法比较
B [假设打点计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间为0.02 s，所以纸带甲、乙上A、B两点间时间之比为＝＝，选项B正确．]
4．一同学在用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是如图所示的一些短线，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
C．电源的频率不稳定
D．打点针压得过紧
D [当打点计时器接到直流电源上时，其振动片磁化方向不变，不会引起振针的上下运动而打点，故选项A首先应被排除；电源频率的不稳定会引起打点周期的不稳定，电压的不稳定会影响点迹的清晰度，故用排除法可确定B、C两选项均不是本题答案，故D正确．]
5．如图为某同学使用打点计时器所得到的一条纸带．纸带中前几个点模糊，因此从O点开始每隔4个点取一个计数点．试根据纸带判断以下说法正确的是( )
A．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02 s
B．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1 s
C．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02 s
D．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1 s
B [由物体刚开始运动时速度比较小，点迹比较密集，可判断纸带左端与物体相连；由交流电频率为50 Hz，知相邻两计时点时间间隔为0.02 s，每隔4个点取一个计数点，计数点间的时间间隔Δt＝5T＝0.1 s．故B项正确．]
6．如图所示为一打点计时器所打的纸带，由0到1、2、3、…计数点的距离分别用d1、d2、d3、…表示，初时刻0到1、2、3、…计数点的时间分别用t1、t2、t3、…表示，测量出d1、d2、d3、…的值，如表所示．假如打点计时器所用的交流电频率为50 Hz，相邻两计数点的时间间隔为多少？在这五段时间内位移与时间有什么对应关系？
距离 d1 d2 d3 d4 d5
测量值(cm) 1.75 2.90 3.80 4.50 5.00
[解析] 比较相同时间内物体发生的位移，可知每相邻两计数点的时间间隔均为t＝3×0.02 s＝0.06 s，每相邻两计数点的间距如下表所示：
d1 d2－d1 d3－d2 d4－d3 d5－d4
1.75 cm 1.15 cm 0.90 cm 0.70 cm 0.50 cm
由上表可知随着时间的推移，位移在不断地增大，但相同时间内运动的位移越来越小，说明物体运动越来越慢．
[答案] 0.06 s 相同时间内运动的位移越来越小
?题组二 数字计时器
7．小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如图所示．在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．
实验次数 不同的挡光片 通过光电门的时间(s) 速度(m·s－1)
第一次 Ⅰ 0.230 44 0.347
第二次 Ⅱ 0.174 64 0.344
第三次 Ⅲ 0.116 62 0.343
第四次 Ⅳ 0.058 50 0.342
则以下表述正确的是( )
①四个挡光片中，挡光片Ⅰ的宽度最小 ②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小 ③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 ④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
D [由于小车从同一高度下滑，那么到达光电门处的速度相同，从通过光电门的时间来看，挡光片Ⅳ通过光电门的时间最短，则它的宽度最小，这段时间内的平均速度也就越接近小车车头到达光电门处的瞬时速度，故D正确．]
8．研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两计数点之间还有4个计时点未画出．
甲 乙
(1)部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带；
B．接通电源，等打点计时器工作稳定后放开小车；
C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连；
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．
上述实验步骤的正确顺序是________(用字母填写)．
(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝____ s.
(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v5＝______.
[解析] (1)实验步骤的正确顺序是DCBA．
(2)相邻两计数点之间有4个计时点未画出，故T＝0.02×5 s＝0.1 s.
(3)用一小段时间内的平均速度替代瞬时速度，即v5＝.
[答案] (1)DCBA (2)0.1 (3)
9．如图所示，一个同学左手拿着一个秒表，右手拿着一枝彩色画笔，当他的同伴拉着一条宽约5 mm的长纸带，使纸带在他的笔下沿着直线向前移动，每隔1 s他用彩色画笔点击纸带，在纸带上点一个点，如图所示，连续点了6个点，量得s1＝5.18 cm，s2＝4.40 cm，s3＝3.62 cm，s4＝2.78 cm，s5＝2.00 cm.
问：(1)相邻两点间的时间间隔为多少？
(2)如果纸带移动得更快一些，纸带上的点迹会发生怎样的变化？
(3)如果纸带移动得比原来快一些，要想纸带上点迹疏密程度和原来一样，应采取怎样的措施？
[解析] 本题中，画笔起着打点计时器的作用．
(1)相邻两点间的时间间隔就是画笔在纸带上画点的时间间隔，为1 s.
(2)物体运动加快，一定时间内的位移必定增加，相邻两点间的距离就代表相等时间内的位移，所以点迹会变稀疏．
(3)物体运动得快了，点迹疏密程度还和原来一样，所用的时间一定减少．所以拿彩笔点点的同学应使点点的时间间隔更短些，即频率要加大．
[答案] (1)1 s (2)变稀疏
(3)使点与点间隔的时间更短些(或加大点点的频率)
6/6课时分层作业(四) 测量直线运动物体的瞬时速度
?题组一 打点计时器及其使用
1．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作不正确的是( )
A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车
B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点
C．打点频率为50 Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1 s
D．实验中应使小车速度尽量小些
2．(多选)在利用打点计时器测速度的实验中，若打点周期为0.02 s，下列说法正确的是( )
A．先接通电源，后拉动纸带
B．先拉动纸带，后接通电源
C．电火花计时器使用6 V以下的交流电源
D．连续n个计时点间的时间间隔为(n－1)×0.02 s
3．如图所示是一位同学使用打点计时器得到的两条纸带，他将两条纸带(甲、乙)上下并排放在一起进行比较，在图中A、B两点之间，两条纸带(甲、乙)运动的时间之比是( )
A．1∶1 B．2∶1
C．1∶2 D．无法比较
4．一同学在用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是如图所示的一些短线，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
C．电源的频率不稳定
D．打点针压得过紧
5．如图为某同学使用打点计时器所得到的一条纸带．纸带中前几个点模糊，因此从O点开始每隔4个点取一个计数点．试根据纸带判断以下说法正确的是( )
A．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02 s
B．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1 s
C．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02 s
D．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1 s
6．如图所示为一打点计时器所打的纸带，由0到1、2、3、…计数点的距离分别用d1、d2、d3、…表示，初时刻0到1、2、3、…计数点的时间分别用t1、t2、t3、…表示，测量出d1、d2、d3、…的值，如表所示．假如打点计时器所用的交流电频率为50 Hz，相邻两计数点的时间间隔为多少？在这五段时间内位移与时间有什么对应关系？
距离 d1 d2 d3 d4 d5
测量值(cm) 1.75 2.90 3.80 4.50 5.00
比较相同时间内物体发生的位移，可知每相邻两计数点的时间间隔均为t＝3×0.02 s＝0.06 s，每相邻两计数点的间距如下表所示：
d1 d2－d1 d3－d2 d4－d3 d5－d4
1.75 cm 1.15 cm 0.90 cm 0.70 cm 0.50 cm
由上表可知随着时间的推移，位移在不断地增大，但相同时间内运动的位移越来越小，说明物体运动越来越慢．
0.06 s 相同时间内运动的位移越来越小
?题组二 数字计时器
7．小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如图所示．在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．
实验次数 不同的挡光片 通过光电门的时间(s) 速度(m·s－1)
第一次 Ⅰ 0.230 44 0.347
第二次 Ⅱ 0.174 64 0.344
第三次 Ⅲ 0.116 62 0.343
第四次 Ⅳ 0.058 50 0.342
则以下表述正确的是( )
①四个挡光片中，挡光片Ⅰ的宽度最小 ②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小 ③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 ④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
8．研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50 Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两计数点之间还有4个计时点未画出．
甲 乙
(1)部分实验步骤如下：
A．测量完毕，关闭电源，取出纸带；
B．接通电源，等打点计时器工作稳定后放开小车；
C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连；
D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．
上述实验步骤的正确顺序是________(用字母填写)．
(2)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝____ s.
(3)计数点5对应的瞬时速度大小的计算式为v5＝______.
9．如图所示，一个同学左手拿着一个秒表，右手拿着一枝彩色画笔，当他的同伴拉着一条宽约5 mm的长纸带，使纸带在他的笔下沿着直线向前移动，每隔1 s他用彩色画笔点击纸带，在纸带上点一个点，如图所示，连续点了6个点，量得s1＝5.18 cm，s2＝4.40 cm，s3＝3.62 cm，s4＝2.78 cm，s5＝2.00 cm.
问：(1)相邻两点间的时间间隔为多少？
(2)如果纸带移动得更快一些，纸带上的点迹会发生怎样的变化？
(3)如果纸带移动得比原来快一些，要想纸带上点迹疏密程度和原来一样，应采取怎样的措施？
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