第一章 第3节 第2课时 练习使用打点计时器-2022-2023学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）津鲁琼云晋皖黑吉桂贵粤辽渝鄂冀湘甘赣豫新青藏宁蒙陕

第2课时　练习使用打点计时器 [学习目标要求]　1.掌握打点计时器的工作原理和使用方法。2.会利用打出的纸带求解平均速度和瞬时速度。3.会根据求出的瞬时速度描点作图，画出v－t图像。 一、实验目的 1.了解打点计时器的使用方法。 2.利用纸带求平均速度和瞬时速度。 3.描绘v－t图像。 二、实验步骤 1.了解打点计时器的构造，然后把它固定好。 2.安装纸带。 3.先启动电源，再用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。 4.取下纸带，从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点。例如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。 5.用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。 测量之前，自己先设计一个表格，用来记录时间及位移。 三、数据处理 1.平均速度的测量 (1)取纸带上能够看清的某一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用1，2，3，…标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔Δt＝0.10 s。 (2)用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离。 (3)计算两相邻计数点间的位移Δx。 (4)利用公式v＝计算纸带上各相邻计数点间的平均速度。 2.瞬时速度的测量 当Δt较小时，用v＝来表示纸带上这一段中打某点时物体的瞬时速度。例如，打E点时物体的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝。(如图所示) 3.描绘物体的v－t图像 (1)根据v＝计算出的在Δx这一段位移内某一点的瞬时速度，将数据填入表中。 位置 0 1 2 3 4 5 6 … x/m Δx/m Δt/s v/(m ·s－1) (2)建立平面直角坐标系，如图所示，根据测量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，即得到物体运动的v－t图像。 四、注意事项 1.打点前，应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置。 2.打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。 3.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。 4.对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕，即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离。 5.为减小实验误差，1、2、3、4、…不一定是连续的计时点，可以每5个点(中间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点间的时间间隔T＝0.1 s。 6.计算某计数点的瞬时速度时，一般Δx、Δt应为该计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，则vn＝。 一、打点计时器的原理及使用 【例1】 打点计时器是高中物理重要的实验仪器，关于图中甲、乙两种打点计时器，请回答下面的问题。 (1)甲图是________计时器，电源采用的是____________。 (2)乙图是________计时器，电源采用的是____________。 (3)甲、乙两种打点计时器所用电源频率为50 Hz，则打点周期分别为________s和________s。 答案　(1)电磁打点　8 V交流电源　(2)电火花　220 V交流电源　(3)0.02　0.02 解析　甲有复写纸，故为电磁打点计时器，采用的是8 V的低压交流电源；乙有墨粉纸盘，故为电火花计时器，采用的是220 V的交流电源；两种打点计时器所用电源频率均为50 Hz，则打点周期均为T＝ s＝0.02 s。 二、利用纸带求瞬时速度与描绘v－t图像 【例2】 实验小组在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上依次确定出A、B、C、D、E五个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，各点到A点距离分别为2.88 cm，7.20 cm，12.96 cm， 20.16 cm。 (1)每两个相邻计数点间的时间间隔为________s； (2)试根据纸带上数据，计算出打下D点时小车的瞬时速度是________m/s(保留2位有效数字)； (3)用打点计时器测定小车的速度，当使用的电源频率高于50 Hz时，如果仍按 50 Hz来计算，则测得的速度将比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 答案　(1)0.1　(2)0.65　(3)偏小 解析　(1)由于每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，所以每两个相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s。 (2)D点的瞬时速度为vD＝＝＝0.65 m/s。 (3)根据v＝得，使用的电源频率高于50 Hz时，如果仍按50 Hz来计算，则测量的时间Δt偏大，得出的速度偏小。 【例3】 如图所示是一条利用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