第一章　第4节　实验 用打点计时器测速度（课件）-2021-2022学年高中物理必修1【导与练】高中同步全程学习（人教版）

4　实验:用打点计时器测速度 物理 解读实验 科学探究 典例研析 物理 解读实验·掌握基础 物理 科学探究·突破创新 一、数据处理 1.两种点的区别 计时点 计数点 含义 纸带上实际打出的点 在纸带上人为划分的点 示例 计时 周期 T=0.02 s 每5个(每隔4个)计时点为1个计数点时,T=0.1 s 说明 ①在实际应用中,常常考虑的是计数点. ②在打出的纸带中,一般选取点迹清晰的纸带进行分析 物理 2.利用纸带计算瞬时速度的方法 (1)纸带的信息 ①纸带上任意相邻两点之间的时间间隔是一定的,其疏密程度反映了与纸带相连的物体运动的快慢. ②纸带上的点记录了物体的运动时间,也记录了运动物体在不同时刻的位置. 物理 (2)利用纸带计算瞬时速度的原理 如图所示,纸带上E点的瞬时速度可用D,G或D,F间的平均速度代表,但用D,F间的平均速度表示时更精确. (3)利用纸带计算瞬时速度的步骤 ①选纸带:点迹清晰,所用清晰点基本上在同一条直线上. 物理 ②选取计数点:从能够看清的某个点开始,每隔四个点取一个计数点,每两个计数点的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s.在纸带上用O,A,B,C,D,…标出这些“计数点”,如图所示. ③测量长度:测量各计数点间距离时,用长刻度尺一次性完成较好,先记下各计数点对应的刻度,再依次算出OA,AB,BC,CD,…之间的距离x1,x2,x3,x4,…;不要用短尺分段测量,以免增大实验误差. 物理 ⑤填表格 位置 A B C D E F Δx/m v/(m·s-1) 3.作v-t图象 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. 物理 二、误差分析 产生原因 减小方法 系统 误差 利用平均速度来代替瞬时速度 用以计数点为中心的较小的Δx来求平均速度 三、注意事项 1.实验中应先接通电源,后让纸带运动;实验完毕应先断开电源后取纸带. 2.手拉动纸带应快一些,以防点迹太密集. 3.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应过描出的点作平滑曲线. 物理 (教师参考) 其他方案 新方案一　利用频闪照相分析计算物体的速度 原理:频闪照相法每间隔一定时间曝光一次,从而形成间隔相同时间的影像的方法. 器材:频闪灯、照相机、小球、斜面等. 方法:在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次,例如每隔0.1 s闪光一次,即每秒闪光10次.当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置.通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片. 物理 点评:与打点计时器记录的信息相比,频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹.因此,运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息,又记录了物体运动的位移信息.至于求平均速度和瞬时速度,两者都是一样的. 新方案二　借助数字计时器和气垫导轨测速度 见教材P24“科学漫步” 点评:这样测得的速度也不是瞬时速度,而是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度. 物理 类型一　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.下面是未按操作顺序且不完整的实验步骤,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. 典例研析·拓展创新 物理 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,则这段纸带记录的时间Δt=　　　　　　　　.  E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点. F.利用公式v= 计算纸带运动的平均速度.  物理 解析:A中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D中纸带上记录的时间Δt=(n-1)×0.02 s.合理的实验步骤为BAEDCF. 答案:交流　限位孔　复写纸　(n-1)×0.02 s BAEDCF 实验步骤的合理顺序是　　　　.  物理 类型二　利用纸带计算瞬时速度 [例2] 如图是实验中得到的一条纸带,从0点开始每5个点取一个计数点 (打点计时器的电源频率是50 Hz),依照打点的先后依次编为1,2,3,4,5, 6,量得x1=1.22 cm,x2=2.00 cm,x3=2.78 cm,x4=3.62 cm,x5=4.40 c