第1章 第四节 测量直线运动物体的瞬时速度（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

实验原理 1．两种打点计时器的对比 实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、复写纸(或墨粉纸盘)、导线若干、刻度尺、纸带、坐标纸。 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(或把电火花计时器与220 V交流电源连接，把纸带穿好，压在墨粉纸盘下面)。 3．接通电源开关，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．重复步骤2、3，获得3～5条纸带。 5．选择一条点迹清晰便于分析的纸带，往后数n个点，n个点之间的间隔数为n－1，纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间t＝0.02(n－1)s。 6．用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的位移Δx。 误差分析 1．利用平均速度来代替运动物体在某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s来求平均速度。 2．分段测量计数点间的位移会带来误差。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位移。 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。 二、他版教材实验多融通 鲁科版教材实验方案　 [差异解读] 1．实验原理的不同 光电门A端安装发光装置，B端安装接收装置并与光电计时器连接。一旦光线被遮光板C遮挡，遮挡的时间便能被光电计时器测出。由于遮光板宽度较小，遮光的时间极短，根据遮光板宽度和测得的遮光时间，求出遮光板经过光电门这一极短时间内的平均速度大小，可近似认为这就是遮光板运动到光电门时的瞬时速率。 2．实施器材的改进 (1)用气垫导轨替代长木板。 (2)用光电计时器替代打点计时器。 3．实验误差的缩小 (1)光电计时器计时准确。 (2)选用遮光板宽度较小，Δt时间内的平均速度更接近遮光板运动到光电门时的瞬时速度。 [典例]　(1)在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50 Hz，常用的“电磁打点计时器”使用的电压是________V的________(选填“直流电”或“交流电”)，它每隔________s打一个点。 (2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是________。 A．先接通电源，再让纸带运动 B．先让纸带运动，再接通电源 C．让纸带运动的同时接通电源 D．先让纸带运动或先接通电源都可以 实验原理与操作 (3)用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实数值________(选填“偏大”或“偏小”)。 [解析]　(1)电磁打点计时器的工作电压为4～6 V 的交流电。打点时间间隔为交流电的频率的倒数，当电源的频率是50 Hz时，打点周期是0.02 s。 (2)使用打点计时器时，应先接通电源，让打点计时器稳定工作，再让纸带运动使打点计时器在上面打出点迹，故A项正确。 [答案]　(1)4～6　交流电　0.02　(2)A (3)偏大 　 实验操作的三点注意 (1)电磁打点计时器需要4～6 V的低压交流电源，电火花计时器需要220 V的交流电源。 (2)使用打点计时器时要注意先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。 (3)选择纸带时要注意选取“点迹清晰，间隔适量”的部分进行测量。　　 [典例]　如图所示是一条利用频率为50 Hz的打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出，测得各计数点到0点的距离已在图上标出，求计数点1、2、3、4、5的瞬时速度并画出v-t图像。 数据处理和误差分析 18 [解析]　1点是0和2间时间的中间时刻，求出0和2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出。注意相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。各段时间的平均速度作为中间时刻的瞬时速度分别为：v1＝0.195 m/s，v2＝0.40 m/s，v3＝0.61 m/s，v4＝0.69 m/s，v5＝0.70 m/s，再以O点为坐标原点建立直角坐标系，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，在直角坐标系中描点，然后连线得到v-t图像如图所示。 [答案]　见解析 1．(实验器材的创新)用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光条的宽度为 3.0