第1章 实验一 测量纸带的平均速度和瞬时速度（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第一册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（人教版2019）

实验一测量纸带的平均速度和瞬时速度 [实验目的]1.学会用打点计时器测量物体的速度。2.能利用v ­t图像分析实验数据，描述物体的运动。 　实验高效导学01步　预习新知，理清实验过程 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、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。 二、实验原理 1．实验思路 (1)测量平均速度：根据v＝可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的位移，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔。 (2)测量瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置(例如纸带上某点)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。 2．物理量的测量 (1)纸带运动的时间：用打点计时器记录时间。 (2)位移的测量：先用刻度尺测量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。 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，待打点计时器打点稳定后，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，测出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt。 6．用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的位移Δx。 四、数据处理 1．测量纸带的平均速度 选取纸带上一点为起始点0，后面每五个点取一个计数点，分别用数字1，2，3，…标出这些计数点；测量各计数点到起始点0的距离x；计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v。把测量和计算的结果填入表1中。 表1 位置 0 1 2 3 4 … x/m Δx/m Δt/s v/(m·s－1) 2.用打点计时器测量瞬时速度 从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；测量各计数点到起始点0的距离x；计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度。把测量和计算的结果填入表2中。 表2 位置 0 1 2 3 4 5 6 … x/m Δx/m Δt/s v/(m·s－1) 3.用v ­t图像描述物体的速度 (1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。 (2)根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。 (3)用平滑曲线把这些点连接起来，即得到v ­t图像，如图所示。 　实验高效导学02步　要点探究，培优关键能力 要点一 | 实验原理、实验操作及注意事项 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．如果电源频率为50 Hz，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．先接通电源再拉动纸带，手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 3．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vn＝。 [例1] 研究“用打点计时器测速度”的实验： (1)实验中，除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带定滑轮的长木板、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有__________。(填选项代号) A.电压合适的50 Hz低压交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 (2)关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法正确的是(　　) A．打点计时器应接交流电源，交流电源频率通常为50 Hz B．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08 s C．如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大 D．电磁打点计时器接在220 V电源上使用 解析：(1)实验中必须使用的有电压合适的50 Hz低压交流电源，计算速度时需要测量各点间的距离，因此还必须使用刻度尺，故A、C正确。 (2)打点计时器应接交流电源，交流电源频率为50 Hz，A正确；电磁打点计时器使用8 V的低压交流电源，D错误；由于打点计时器每隔0.02 s打一个点，所以相邻计时点的时间间隔为0.02 s，如果相邻两个计数点间还有四个计时点，则相邻