专题1.4 实验：用打点计时器测速度（导学案）-2019-2020学年上学期高一物理同步精品课堂（人教版必修1）

人教版 物理必修1第一章《运动的描述》 第四节 实验：用打点计时器测速度 导学案 【学习目标】 1.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用. 2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度. 3.会用图象表示速度随时间变化的规律. 【自主预习】 一、打点计时器及其原理 电磁打点计时器 电火花计时器 结构 示意图 打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点 工作电压 6 V以下低压交流电源 220 V交流电源 打点周期 (电源频率 为50 Hz) 0.02 s 0.02 s 阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小 功能 功能相同，都是计时仪器 二、练习使用打点计时器 1.实验步骤 (1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带. (2)把打点计时器的两个接线柱接到________电源上(电源频率为50 Hz，电磁打点计时器接_____V以下低压______电，电火花计时器接______ V________电). (3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源. (4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为_______个，则纸带的运动时间Δt＝_______×0.02 s. (5)用刻度尺测量出从___________的点到最后的点间的距离Δx. (6)利用公式v＝计算出纸带在这段时间内的平均速度. 2.注意事项 (1) 打点前，应使物体停在________(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置. (2) 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. (3)打点计时器不能连续工作太长时间，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(可先统一测量出各个计数点到起始点O之间的距离). 三、用打点计时器测量瞬时速度 1.原理 纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据v＝，当Δt或Δx较小时，用这个_________代表纸带经过该位置的瞬时速度. 如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝. 2.数据处理 (1)测量：把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D……，如图所示，依次测出各点到O点的距离，再算出OA、AB、BC……的距离x1、x2、x3……. (2)计算：若打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D……各点的瞬时速度分别为：vA＝、vB＝、vC＝、vD＝……. (3)列表比较：把数据填入下表，根据数据判断纸带运动速度的变化情况. 位置 A B C D E F G v/(m·s－1) 3.注意 (1)为了减小实验误差，A、B、C、D……不一定是连续计时点，比如可以每隔四个点选一个点(称为计数点)，此时两个计数点间的时间间隔T＝_______s. (2)计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，即vn＝. 四、用图象表示速度 1.速度－时间图象(v－t图象) 用横轴表示_________，纵轴表示_________，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，即得到物体运动的v－t图象. 2.v－t图象的意义 v－t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它_______(填“是”或“不是”)物体运动的轨迹. 例如，如图所示是某质点做直线运动的v－t图象. 由v－t图象可知在0～4 s内速度随时间不断增大，表示质点做______运动；在4～8 s内速度不随时间变化，表示质点做匀速运动；在8～10 s内速度随时间不断减小，表示质点做______运动.质点在t＝0时刻的速度为0.在5 s末的速度大小为15 m/s. 【题型训练】 一、打点计时器的应用原理及操作 【例1】用打点计时器可测纸带运动的时间和位移.下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处. A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在频率为50 Hz的低压________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上. B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过______，并压在________下面. C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx. D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，