粤教版高中物理必修第一册第一章运动的描述第四节测量直线运动物体的瞬时速度课件（29页PPT）

(共29张PPT)
第一章　运动的描述
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.
学习任务一 打点计时器及其使用
教材新知梳理
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.
运动信息　
电火花　
电磁　
3. 电火花计时器
(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.
220　
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， 便振动起 来，带动其上的 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 .
4～6 V　
振片　
振针　
0.02 s　
②在纸带上选取点迹清晰的一段，将某个能看清的点标为0，以后每隔0.1 s标 一个计数点，相邻计数点间的位移为s1、s2、s3、s4、s5、…用 测量 相邻计数点间的位移.
刻度尺　
关键核心突破
　　电磁打点计时器是应用电磁铁的原理，让振针周期性振动，通过复写纸 在纸带上打下点迹，来记录物体的运动情况.
(1)电磁打点计时器和电火花计时器各使用什么电源？
提示：(1)电磁打点计时器用4～6 V交流电源，电火花计时器用220 V交 流电源.
(2)如果电磁打点计时器打的点不清晰，可能是什么原因？
提示：(2)打点不清晰可能是电压太低，可以适当调高电压.也可能是复写纸陈 旧等原因.
1. 实验步骤
(1)了解电火花计时器的结构，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、50 Hz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，打点结束后应立即关闭电源.
(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.
交流　
4～6　
0.02　
限位孔　
定位
轴　
上　
低压交流　
接
线柱　
接通电源　
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，若电源频率为50 Hz，则每0.02 s 打下一个点，纸带上直接记录的信息是时间和位置.
AB
解析：(1)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4～6 V，工作频率为50 Hz，周期为0.02s.(3)50 Hz电火花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.
［一题多变］
上题第(2)问中一条打出的纸带如图所示，如果每5个点计一个数，这些标数 字的点称为计数点.则相邻两个计数点间的时间间隔为多大？
解析：由题图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＝0.1s.
答案：0.1 s
［跟踪练习］
A. 先接通电源，后释放纸带
B. 电火花计时器使用的是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
学习任务二 数字计时器
教材新知梳理
1. 计时测量装置的组成：由 和 组成的计时测量装 置，如图所示.
数字计时器　
光电门　
2. 光电门：由 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.
发光　
光线接收　
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).
光电门　
遮挡一个光电门光线　
经过两个光电门之间　
关键核心突破
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，因为若二者没有对准， 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，用数字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 接的数字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？
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)数字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.
得越快.
答案：(1)不能
(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？
解析：(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
答案：(2)通过光电门2时更快些
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
解析：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.
C
A. 电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电
B. 在我国正常使用的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纸盘
AB
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
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.
甲　　　　　　　　乙
(1)计数点A到O的距离是 mm.
解析：(1)因为本实验所用刻度尺最小刻度为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.
105.0　
(2)根据纸带可看出木块下滑的速度v的变化情况是 .
解析：(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.
变大　
4. 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，留下违法 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.
会