第4讲 测量直线运动物体的瞬时速度-【暑假辅导班】2021年新高一物理暑假精品课程（粤教版）

第四讲 测量直线运动物体的瞬时速度 【学习目标】 1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其基本工作原理，并会安装和正确使用. 2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的瞬时速度. 3.能运用实验数据描绘v－t图像，并会根据图像说明物体的运动情况. 4.知道数字计时器的工作原理． 【基础知识】 一、打点计时器 1．作用：打点计时器是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．种类：实验室常用的打点计时器有电火花计时器和电磁打点计时器两种． 3．工作电源：电火花计时器的工作电源是220 V的交流(填“交流”或“直流”)电源．电磁打点计时器的工作电源是4～6 V的交流(填“交流”或“直流”)电源． 4．时间间隔：当电源频率为50 Hz时，打点的时间间隔都是0.02 s. 二、用打点计时器测量瞬时速度的方法 1．粗略表示某点瞬时速度的方法：在打出的纸带上，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移Δx，同时记录对应的时间Δt，就可算出各点附近的平均速度eq \x\to(v)＝eq \f(Δx,Δt).把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度． 2．练习使用打点计时器 (1)把打点计时器固定在水平桌面上，安装好纸带． (2)接通交流(填“直流”或“交流”)电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一系列点迹，然后关闭电源． (3)取下纸带，选择某个清晰的点，往后数出若干个点，如果数出n个点，则第n个与第1个点之间的间隔数为(n－1)个，由Δt＝0.02(n－1) s，计算出纸带从第一个点运动到第n个点的时间． (4)用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离Δx. 3．测量沿斜面运动小车的瞬时速度 (1)把打点计时器固定在斜面的顶端，将一辆系有纸带的小车放置在斜面上．接通打点计时器的电源，让打点计时器开始打点，然后放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点，记录下小车的运动信息． (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.用刻度尺测量相邻计数点间的位移． (3)计算包含某个计数点在内的一段位移Δx，同时记录对应的时间Δt，利用v＝eq \f(Δx,Δt)计算该计数点的瞬时速度． 4．注意事项 (1)打点前，应使物体停在靠近(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，即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离． (5)为减小实验误差，1、2、3、4…不一定是连续的计时点，可以每5个点(中间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点的时间间隔T＝0.1 s. (6)计算某计数点的瞬时速度时，一般地Δx、Δt应取该计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，vn＝eq \f(Δxn＋Δxn＋1,2T). 三、数字计时器 1．作用：可以将采集信息的时间显示出来的仪器． 2．构成：由数字计时器和光电门组成． 图1 3．计时原理 (1)记录物体通过一个光电门的时间．当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，当物体离开光电门时，数字计时器停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间． (2)数字光电门还可以记录物体经过两个光电门之间的时间以及测量物体运动的瞬时速度和平均速度． 【考点剖析】 考点一：用打点计时器测量瞬时速度的方法 例1．在“探究物体速度随时间变化规律”的实验中，把纸带的下端固定在重物上，纸带穿过打点计时器，上端用手提着，接通电源后释放纸带，被打点的纸带上有一段如图所示，0、1、2、3、4为连续的计数点，相邻计数点间还有四个打点未画出。则（　　） A．实验时，纸带的右端与重物相连 B．实验中应分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离 C．2点的瞬时速度只可用0、4两点间的平均速度粗略表示 D．1、3两点间的平均速度比0、4两点间的平均速度更接近2点的瞬时速度 考点二：数字计时器 例2．如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图，在这个系统中B为一个能发射超声波的固定小盒子，工作时小盒子B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲波遇到运动的物体反射后又被B盒接收，从B盒发射超声波开始计时，经时间△t0再次发射超声波脉冲，图乙是连续两次发射的超声波的位移-时间图象，则下列说法正确的是（　　） A．超声波的速度大于 B．超声波的速度为 C．物体的平均速度为 D．物体的平均速度为 【真题演练】 1．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△t，测量遮光条的