第一章3　第2课时　实验一　测量纸带的平均速度和瞬时速度-2020-2021学年新教材高中物理必修第一册新课标辅导【精讲精练】人教版（word）

图1-3-12 (1)小张由X运动到Y总的位移的大小； (2)小张爬山的平均速度的大小； (3)他的朋友小李从Z点爬山，比小张晚20 min开始，平均速率为0.5 m/s，还比小张早20 min到达山顶，问小李由Z爬到Y共通过了多少路程？ 解析　(1)由X到Y总的位移的大小为 x＝m＝2 000 m。 (2)小张爬山的平均速度的大小为： v＝ m/s。 ＝20 m/min＝＝ (3)小李爬山所用的时间 t2＝100 min－20 min－20 min＝60 min。 小李由Z爬到Y通过的路程 s＝v2t2＝0.5 m/s×60×60 s＝1 800 m。 答案　(1)2 000 m　(2) m/s　(3)1 800 m 第2课时　实验一　测量纸带的平均速度和瞬时速度 [学业要求与核心素养] 科学探究 1.了解打点计时器的结构、原理及使用方法。 2.学会用打点计时器测量物体的速度。 3.能利用v-t图像分析实验数据，描述物体的运动。 一、知识储备 读数规则与有效数字 1．读数规则 在图实一-1中，根据刻度尺的刻度可以读出点A的位置xA。从图中看出，使用分度值为1 mm的尺，并且估读到毫米数的下一位，得到xA＝13.3 mm。其中的末位数3是估读的、不可靠的，xA的真实值在13 mm和14 mm之间。但是这个不可靠的数字3还是有用的，仍要写出来，因为它表示点A在13 mm和14 mm两条刻度线之间，靠近中点但离13 mm刻度线稍近一些的位置。 图实一-1 读数的基本规则就是测量仪器最小刻度以上的数值是可靠的。最小刻度以下的是不可靠的，需要估读，并且只能估读到最小刻度以下一位数字。 2．有效数字 这种带有一位不可靠数字的近似数字叫作有效数字(significant figure)。例如，13.3 mm是三位有效数字，改写成1.33 cm或0.0133 m仍然是三位有效数字。 有效数字位数：一个数字从左边第一个非零数往右算有几位数就是几位有效数字，如0.01000是四位有效数字，左边的两个零不算，右边的三个零都是有效数字。 有效数字只有最末一位数是不可靠的。特别大或特别小的数字都要用科学计数法。如月地距离为3.84×108 m是三位有效数字。钨原子的半径为1.37×10－10 m也是三位有效数字。 3．两种打点计时器 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以下交流电源 220 V交流电源 打点周期 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、实验思路 1．位移的测量 用刻度尺测量纸带上两个点之间的间隔，即为物体的位移。 2．时间的测量 从能够看清的某个点记为起始点(标为0)，往后依次数出若干个点，例如数出了n个点，则纸带从起始点到第n个点的运动时间n×0.02 s。 3．根据纸带计算平均速度 根据v＝可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的距离，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔。 4．粗略计算瞬时速度 纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示。 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，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。 如图实一-2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＝。 图实一-2 三、实验器材 为了测量物体的平均速度和瞬时速度，把还需要的实验器材填入下面横线上。 电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。 四、进行实验 1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。 2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面(或把电火花计时器与220 V交流电源连接，把纸带穿好，压在墨粉纸盘下面)。 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．重复步骤2、3，获得3～5条纸带。 5．选择一条点迹清晰便于分析的纸带，选取纸带上某一点为起始点0，往后数n个点，0到n点之间的间隔数为n，纸带从打0点到打第n个点的运动时间Δt＝n×0.02 s。 6．用刻度尺测量出0点到第n个点间的距离Δx。 五、数据处理 1．测位移和平均速度 (1)选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1,2,3，…标出这些计数点； (2)测