(共7张PPT)
1.实验器材
小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、刻度尺、坐标纸。
2.实验操作
(1)安装实验器材。把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一边,纸带前端固定在小车后部,
然后让纸带穿过打点计时器的限位孔,压在复写纸下,小车前端的细绳穿过定滑轮垂下,如图
所示。
1 实验:用打点计时器测量小车的速度
知识点 1 练习使用打点计时器
必备知识 清单破
(2)使小车在木板上保持静止,并靠近打点计时器,打点时应先接通电源,待打点计时器稳定工
作后,用手拉动细绳,使小车沿木板做直线运动。待小车运动约一半距离时,松开手,使小车依
靠惯性继续运动,直到左端。纸带上会留下一系列点迹,如图所示。
根据上图用刻度尺量出O、C间的距离Δx和时间间隔Δt,算出O、C间的平均速度 =
。用这个速度可以近似地表示O点的瞬时速度,如果选择的Δt再小一些(如O、A之间
或O、B之间),用平均速度代表O点的瞬时速度会更准确些。依此方法分别算出 、 、
、 、 。
知识点 2 用打点计时器测瞬时速度
知识辨析
1.小明在练习使用打点计时器时,先拉动小车,后接通电源。这种做法正确吗
不正确。应先接通电源,待打点稳定后,再拉动小车。
2.电磁打点计时器和电火花打点计时器使用的都是220 V交流电源吗
不是。电磁打点计时器使用的是6 V交流电。
3.如果用打点计时器打出的纸带上的点迹分布不均匀,那么,点迹密集的地方表示运动的速度
较大还是较小
较小。由于每相邻两点间的时间间隔相同,点迹密集的地方,相邻两点间的位移小,则表示运动的速度较小。
4.采集数据时,用刻度尺逐段测量相邻计数点间的距离可减小误差。这种说法正确吗
不正确。采集数据时,先测量出各个计数点到计时零点的距离,再计算出相邻的两个计数点间的距离。
提示
提示
提示
提示
1.实验数据处理
(1)用打点计时器测量瞬时速度
①选取一条点迹清晰便于分析的纸带。
②从能够看清的某个点开始,每隔四个点或每五个点取一个计数点,每相邻两个计数点间的
时间间隔T=0.1 s。在纸带上用O、A、B、C、D、…标出这些“计数点”,如图所示。依次
测出相邻计数点之间的距离x1、x2、x3、x4、…。
关键能力 定点破
定点 实验数据的处理
③A、B、C、D、…各点的瞬时速度分别为:
vA= 、vB= 、vC= 、…。
(2)用图像表示速度
①用横轴表示时间t,纵轴表示速度v,建立直角坐标系。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,即得到如图所示的v-t图像。
②v-t图像的意义
v-t图像能非常直观地反映速度随时间变化的情况。
2.注意事项
(1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会产生系统误差。为减小此种误差,应取以计数
点为中心的较小位移Δx来求平均速度。
(2)测量计数点间的距离x会产生偶然误差。减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出
各计数点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离。
(3)求两点间的时间Δt易出错。连续n个点间的时间间隔为Δt=(n-1)×0.02 s,而非Δt=n×0.02 s。4 实验: 用打点计时器测量小车的速度
基础过关练
题组一 练习使用打点计时器
1.下列关于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.图甲表示电磁打点计时器,图乙表示电火花打点计时器
B.电磁打点计时器使用220 V交流电,电火花打点计时器使用约6 V的交流电
C.两种打点计时器的打点周期均为0.1 s
D.电磁打点计时器工作时,纸带运动时受到的阻力比较小
2.(多选题)在“练习使用打点计时器”的实验中,若其打点周期为0.02 s,则下列说法中正确的是 ( )
A.先启动电源,后拉动纸带
B.必须从第一个点开始选取整条纸带
C.根据情况选取点迹清晰的部分纸带
D.连续n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02 s
题组二 测定瞬时速度
3.如图所示是某人练习使用电火花打点计时器得到的纸带,所用电源频率为50 Hz。
(1)电火花打点计时器采用的是 V的 电源;
(2)图中直尺的单位为 cm,从打下O点到打下H点,共9个点,共历时 s,位移为 cm;
(3)从O到H,纸带运动的平均速度是 m/s,打下G点时的速度是 m/s。(结果保留2位有效数字)
题组三 绘制v-t图像
4.某同学在做“测量直线运动物体的瞬时速度”的实验中,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带,已知电火花打点计时器使用的电源频率为50 Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离如纸带上所示。
(1)根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点对应的速度,请你帮助他计算出计数点5对应小车的速度v5= m/s(结果保留2位有效数字)。
计数点 1 2 3 4 5 6
t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v/(m·s-1) 0.36 0.40 0.44 0.49 0.57
(2)以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系,根据表中的v、t数据,在给出的坐标系中描点,并作出小车运动的v-t图像。
能力提升练
题组一 练习使用打点计时器
1.某同学用打点计时器研究小车的直线运动,并测量小车的速度。
(1)打点计时器是利用 (填“直流”或“交流”)电源进行打点计时的仪器,若电源频率为50 Hz,则每隔 s打一个点,其中电火花打点计时器所用的电压为 V。
(2)为了完成本实验,需要选择的实验器材有 (填写器材前的字母序号)。
A.220 V交流电源 B.电火花打点计时器
C.秒表 D.小车
E.带滑轮的长木板 F.纸带
G.天平 H.刻度尺
(3)关于电磁打点计时器的使用,下列说法正确的是 。
A.电磁打点计时器使用的是6 V的直流电源
B.在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动
C.打点计时器打点的时间间隔与使用的电源频率无关
D.纸带上打的点越密,说明物体运动越慢
(4)如果所使用的交流电源的实际频率是f=49 Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使速度的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
题组二 测定瞬时速度
2.一辆小车沿一条直线运动,车上放着盛水的滴漏,每隔2.0 s滴一滴水,水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹如图所示,图中还放着一把刻度尺,其零刻度线与O对齐,若从滴下水滴O开始计时,则当滴下水滴G时,小车运动的时间为 s,AH段的平均速度为 m/s(计算结果保留3位有效数字)。
3.光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备,如图甲所示,S是光源,K是接收器,当有不透明物体通过光电门时,物体会遮住光源,接收器K接收不到光信号,计时器便开始计时,当物体通过后,接收器K重新接收到光信号,计时结束,即可记录物体通过光电门所用的时间。如图乙所示,某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度,小车上安装有遮光板,A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。
(1)若小车上的遮光板宽度为d,小车通过光电门时,计时器记录的时间为t,则小车通过光电门的速度v= 。
(2)若已知遮光板宽度d=1 cm,让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动,两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01 s,tB=0.005 s,,则小车通过A、B两光电门的速度分别为vA= m/s,vB= m/s。
(3)由实验可知,小车沿斜面向下做 (填“匀速”“加速”或“减速”)运动。
答案与分层梯度式解析
4 实验:用打点计时器测量小车的速度
基础过关练
1.A 图甲表示电磁打点计时器,图乙表示电火花打点计时器,故A正确;电磁打点计时器使用约6 V交流电,电火花打点计时器使用220 V交流电,故B错误;如果电源频率为50 Hz,则打点周期均为0.02 s,故C错误;电火花打点计时器工作时采用“放电打点”,纸带运动时受到的阻力比较小,故D错误。
2.ACD 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后,再拉动纸带,故A正确;应根据实际情况选取点迹清晰的部分纸带,不一定从第一个点开始,故B错误,C正确;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,故时间间隔为(n-1)×0.02 s,故D正确。
3.答案 (1)220 交流 (2)0.16 11.40 (3)0.71 1.3
解析 (1)电火花打点计时器采用的是220 V的交流电源;
(2)电源的频率是50 Hz,可知打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s,则从打下O点到打下H点共历时t=8T=0.16 s,由题图可知位移为x=11.40 cm。
(3)从O到H,纸带运动的平均速度是v=≈0.71 m/s,打下G点的瞬时速度等于FH段的平均速度,FH=11.40 cm-6.15 cm=5.25 cm,则vG=≈1.3 m/s。
4.答案 (1)0.53 (2)图见解析
解析 (1)相邻两计数点间的时间间隔为T==0.1 s,打下计数点5时小车的速度为v5= m/s=0.53 m/s。
(2)根据题表中的数据描点作图,如图所示
能力提升练
1.答案 (1)交流 0.02 220 (2)ABDEFH
(3)BD (4)大于
解析 (1)根据打点计时器原理可知,打点计时器用的是交流电源,如果电源频率是50 Hz,则打点周期为T=0.02 s,电火花打点计时器用的是220 V交流电源。
(2)本实验需要通过打点计时器测量小车速度,需要220 V交流电源、电火花打点计时器、纸带、小车、带滑轮的长木板、刻度尺,所以需要的实验器材是ABDEFH。
(3)电磁打点计时器使用的是6 V交流电源,故A错误;实验过程应先接通电源,后释放纸带,否则在纸带上留下的点很少,不利于数据的处理和减小误差,故B正确;打点的时间间隔取决于交流电源的频率,电源频率越高,打点的时间间隔就越小,故C错误;纸带上打的点越密,说明相等的时间间隔位移越小,即物体运动越慢,故D正确。故选B、D。
(4)如果打点频率变小,则打点周期变大,两点间的实际时间大于0.02 s,而测量时仍按0.02 s计算,则代入的时间比真实的小,根据速度公式v=可知,速度的测量值大于实际值。
2.答案 14.0 2.14
解析 从O到G,中间共有7个时间间隔,每个时间间隔为2.0 s,则总时间为14.0 s,AH段的位移为x=30.0 m,小车经过AH段的时间为tAH=14.0 s,根据平均速度的公式得,AH段的平均速度为≈2.14 m/s。
3.答案 (1) (2)1 2 (3)加速
解析 (1)小车上的遮光板宽度为d,小车通过光电门时,计时器记录的时间为t,由v=可知,小车通过光电门的速度v=。
(2)小车通过A、B两光电门的速度分别为vA==1 m/s,vB==2 m/s。
(3)因为小车通过B光电门的速度大于通过A光电门的速度,说明小车下滑时速度越来越大,即小车沿斜面向下做加速运动。
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