探究活动一 练习使用打点计时器测速度-【实验探究报告】2022高中必修第一册物理

探究活动一 实验目的 1.知识与技能 (1)了解打点计时器的计时原理,理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、 位移). (2)会安装并使用打点计时器,理解根据纸带测量速度的原理,并测量瞬时 速度. (3)明确速度—时间图象的物理意义,学习描点法画图象的方法,并画出该 实验中的速度—时间图象,能从图象中获取有用的信息. 2.过程与方法 (1)通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力. (2)通过实验得出物体的运动信息,用数学方法表达出来.培养学生获取信 息、处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测一些不能直接测量 的物理量的方法. (3)通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工 具在物理发展中的作用. (4)体验实验中理性思维的重要,既要动手,更要动脑. (5)经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试运用科学探究的方法研 究物体运动. 3.情感态度与价值观 (1)感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实验问题中的指 ·1· 导作用,增强将物理知识应用于生活实际的意识. (2)经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的 奥妙. (3)体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理 问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神. (4)培养学生合作与交流的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,养成 在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯. 重点难点 ▶ 重点 1.学会使用打点计时器. 2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度. 3.会用描点法描绘物体的速度—时间图象,并从中获取信息. ▶ 难点 处理纸带的方法,用描点法画图象的能力. 实验准备 打点计时器 1.构造 电磁打点计时器的构造如图所示.它使用交流电源,工作电压在6 V以下. 当电源频率为50 Hz时,它每隔0.02 s打一次点. 2.使用方法及注意事项 (1)使用时,必须满足电磁打点计时器所需电 源工作电压、频率等条件. (2)使用前应检查打点的清晰程度.若点迹不 清晰或有漏点情况,应适当将振针的高度调低(或 将振针的长度稍微调长点);若出现双点或拖尾巴的情况,应适当将振针的高度 调高(或将振针的长度调短点).若出现振针的振幅较小或者振动不稳定的现象, ·2· 探究活动一 可适当调节振动片的长短使振动片的固有频率等于或接近交流电源的频率,令 其振动片的振动达到稳定状态,不过一般情况下不要轻易调整振动片的长度,因 为其调整难度很大,可能会弄巧成拙,必要时应在老师指导下进行;若复写纸用 久了或损坏了,也会使点迹模糊,应注意更换复写纸,每更换一次纸带,应当调整 一下复写纸的工作位置,以充分利用它的不同部位,保证打点清晰. (3)在使用打点计时器时,纸带位置要放正,释放纸带时,要使纸带始终与打 点计时器基板平面平行,让其紧贴基板移动,要尽量不让纸带在移动过程中与限 位孔的侧壁相碰,以减小摩擦因素造成的误差. (4)在使用打点计时器时,应先接通电源,待打点计时器工作稳定后,再放开 纸带. (5)打点计时器属于间歇性工作仪器,每打完一条纸带,应及时切断电源,防 止线圈长时间通电过热而损坏. 3.用途 由于打点计时器打点时间间隔相等而且稳定,所以有如下用途: (1)打在纸带上的点,记录了纸带的运动时间t. (2)当把纸带跟物体连在一起运动时,纸带上打的点就表示了物体在不同时刻的 位置. (3)由纸带上点的分布,求出某时间段内的平均速度v= s t. (4)对纸带上连续的点做以上分析,得出物体运动规律. 参考器材 打点计时器、纸带、复写纸、两根导线、开关、学生电源、刻度尺. 实验原理 纸带穿过打点计时器与物体相连,当物体做直线运动时,纸带跟随物体运 动,打点计时器就会在纸带上打出一串相同时间间隔的点,这些点代表了物体的 瞬时位置,对这些点进行分析便可以探究物体的运动规律. ·3· 实验时用手拉动纸带,打点计时器在纸带上 打出一系列点如图所示. 在图上取 N 个点,并标号1,2,…,N.在1 点与N 点之间,运动总时间为t=(N-1)T(T=0.02 s).测量1点与N 点之间 距离得总位移s,则手拉动纸带的平均速度v= s t. 通过相邻两点间距离进行分析,还可以粗略分析手的运动是匀速直线运动 还是变速直线运动. 实验过程与结论 1.把打点计时器固定在桌子上,并与电源连接,将纸带穿过限位孔装好. 2.启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出了一行小点,随后关闭电源. 3.重复上述操作,得到2~3条带点的纸带. 4.取下纸带,从能够看清的某点开始,往后数出若干个点,由此计算出纸带 从第一个点到第n 个点的运动时间. 5.用刻度尺测量出第一个点到第