第1章 4 实验：用打点计时器测速度-2021-2022学年高中物理必修1【名师导航】同步Word教参(人教版)

4　实验：用打点计时器测速度 [学习目标]　1.[科学探究]学会用打点计时器探究小车的速度随时间的变化．　2.[科学方法]掌握用“平均速度”计算瞬时速度的方法．　3.[科学方法]学会用“逐差法”和“图象法”计算小车的加速度． 一、实验原理和方法 1．打点计时器的原理及使用 电火花计时器 电磁打点计时器 结构 图示 工作电压 220 V交流电源 6 V 以下交流电源 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、时刻或位移、时间 2．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． 3．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． 二、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． 三、实验步骤 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． 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．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δx，利用公式v＝计算纸带在这段时间内的平均速度．把测量和计算的结果填入表中． 实验 次数 点 数n 点划分出的间隔数n－1 运动时间 Δt/s 位移 Δx/m 平均速度 v/(m·s－1) 1 2 四、数据处理 1．用打点计时器测量瞬时速度 (1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带． (2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝0.1 s．在纸带上用O、A、B、C、D、…标出这些“计数点”，如图所示． 依次测出OA、AB、BC、CD、…之间的距离x1、x2、x3、x4、…. (3)A、B、C、D、…各点的瞬时速度分别为： vA＝、…. 、vD＝、vC＝、vB＝ 2．用图象表示速度 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v­t图象. 五、误差分析 1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度． 2．分段测量计数点间的位移x会带来误差．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． 3．作图时，描点、连线存在偶然误差．为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图． 六、注意事项 1．如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s. 2．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后，再拉动纸带． 3．手拉动纸带时速度应快一些，以防打点点迹太密集． 4．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． 5．为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即v＝. 6．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． 7．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测量点到起始点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位． 8．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材. 【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，则这段纸带记录的时间Δt＝________________. E．接通电源开关，再用手水平地拉动纸