1.3 第2课时 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理必修第一册同步核心辅导与测评课件（人教版）

实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 第2课时　实验：测量纸带的平均速度 和瞬时速度 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 实验 要点梳理 一、实验目的 1．了解电磁打点计时器、电火花计时器的结构和工作原理。 2．会正确安装、熟练使用电磁打点计时器和电火花计时器。 3．理解根据纸带上的点迹测量速度的原理，会计算瞬时速度。 4．理解v-t图像的意义，掌握用描点法画图像，会根据画出的图像描述物体速度的变化特点。 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 二、实验原理 1．两种打点计时器的对比 电火花计时器 电磁打点计时器 结构图示 工作电压 220 V交流电 8 V交流电 打点方式 周期性产生电火花 振针周期性上、下振动 打点周期 0.02 s 0.02 s 记录信息 位置、时刻和位移、时间 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 2.电磁打点计时器的工作原理 如图所示，当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交流电的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化。振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时，便会打上一系列点。 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 3．电火花计时器的工作原理 电火花计时器是利用电火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带间，当接通220 V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一列点迹。 4．测平均速度、瞬时速度的原理 与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx，这两点间的时间间隔为Δt，则平均速度v＝eq \f(Δx,Δt)。当Δt很短时，可以认为eq \f(Δx,Δt)为t时刻的瞬时速度。 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 三、实验器材 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、实验步骤 1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。 2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到8 V的低压交流电源上。 3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。随后关闭电源。 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 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，那么这n个点的间隔数为n－1，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02 s。 5．用刻度尺测量出这几个点间的距离Δx。 6．利用公式v＝eq \f(Δx,Δt)计算出纸带在这段时间内的平均速度。 7．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…作为“计数点”，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3… 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 五、数据处理 1．计算瞬时速度 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＝eq \f(x1＋x2,2T)，vB＝eq \f(x2＋x3,2T)，vC＝eq \f(x3＋x4,2T)，vD＝eq \f(x4＋x5,2T)… 把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动。 位置 A B C D E F (xn＋xn＋1)/m v/(m·s－1) 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 2.利用v-t图像分析物体的运动 (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。 (2)图像法的优点：图像法是处理实验数据的常用方法之一。运用图像法处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数据等。 实验要点梳理 实验热点剖析 课堂巩固训练 六、误差分析 1．纸带与打点计时器间的摩擦会带来系统误差。为减小误差，应选择较平整的纸带做实验。 2．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度存在系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移进行计算。 3．测量计数点间的位移x会带来偶然误差。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。 4．作v-t图像时坐标单位选定得不