第四节 测量直线运动物体的瞬时速度（教学课件）物理粤教版2019必修第一册

1.4 测量直线运动物体的瞬时速度 新粤教版（2019）高中物理必修第一册 第一章 [新课引入] 问：中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？ 壶漏 摆钟 手表 秒表 原子钟 日晷 一种记录物体运动位移和时间的信息的仪器。 电火花打点计时器 打点计时器 电磁打点计时器 工作电源：220V的交流电源 电源频率为50Hz时， 每隔0.02s打一次点（打点周期为0.02s）。 基本原理：如图所示，当接通电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经过放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹． 电火花打点计时器 工作电源：4~6V的低压交流电源 电磁打点计时器 电源频率为50Hz时， 每隔0.02s打一次点（打点周期为0.02s） 工作原理：接通交流电源后，线圈中产生周期性变化的磁场，振片被磁化，其极性随线圈中磁场的变化而变化，于是振片和永久磁铁之间就产生周期性的引力和斥力，振片就上下振动，带动其上的振针上下振动．这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上打下一系列的点． 2.假设交流电源的频率是80Hz，那么它将多长时间打下一个点？ 1.为什么打点计时器不能使用直流电？ 1.电磁打点计时器的工作原理是利用交变电流的方向改变来改变电磁铁的磁极方向，从而使振动片上下振动，且振动片的频率与交变电流的频率一致。电火花计时器是用墨粉和电火花打点，当按下脉冲输出开关，计时器发出脉冲电流。从正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点。以上两种打点计时器都需要交变电流才可正常工作。 2.它将每隔0. 0125s打下一个点． 【思考问题】 纸带上的点与物体的位移和时间是如何对应的？怎样将纸带上的点转化为相关的数据？怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？ 在直线运动中，要测量物体在某一点的瞬时速度，可以用测量包含这一点的平均速度来近似替代． 用打点计时器测量瞬时速度的方法 测量 D、F两点间的位移为： 测量 D、F两点间的时间为： E点速度近似等于D、F两点间的平均速度： 用打点计时器测量瞬时速度的方法 用打点计时器测量瞬时速度的方法 D,F两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度（如纸带2所示），然而D,F两点距离过小则测量相对误差增大．因而，应该根据实际情况选取这两个点 如何测出E点的瞬时速度？ D F D F D F 原则：准确性 可行性 用打点计时器测量瞬时速度的方法 10 （2）先接通电源，后释放小车或用手水平拉动纸带，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.把测量值和计算结果填入表1-4-1中． （1）把打点计时器固定好，了解它的结构，按照说明连接使用仪器并装好纸带。 实验1：练习使用打点计时器 在纸带上选取一段清晰的点迹，测量数据和计算填入表格。 实验1：练习使用打点计时器 （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。接通交流电源，让打点计时器开始打点，释放小车，纸带上打出一系列的点。纸带记录下小车的运动信息。 实验2：测量沿斜面运动小车的瞬时速度 实验2：测量沿斜面运动小车的瞬时速度 （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0.1s标一个计数点，相邻计数点间的位移为S1,S2, S3, S4,S5(如图1-4-5所示）．用刻度尺测量相邻计数点间的位移，将测量结果填入表1-4-2中． （3）利用 计算各计数点的瞬时速度。 (4)根据表中数据作出 图像 实验2：测量沿斜面运动小车的瞬时速度 【课堂练习】第23页课后习题第5题 0.60 0.40 1.20 1.00 0.80 0, 1点的间距x1=5.18cm 1, 2点的间距x2=4.40cm 2, 3点的间距x3=3.62cm 3, 4点的间距x4=2.78cm 4, 5点的间距x5=2.00cm 5, 6点的间距x6=1.22cm 可以将采集信息的时间显示出来的仪器 数字计时器 1．计时装置：由数字计时器和光电门组成． 2．基本原理：如图由数字计时器和光电门组成的计时装置。光电门的外形像门，其一边安装发光装置，另一边安装光线接收装置，并都与数字计时器连接。当宽度一丁点物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，当物体离开光线时停止计时，这样就可