(讲义)第1章 第4节 测量直线运动物体的瞬时速度-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(粤教版2019)

第四节　测量直线运动物体的瞬时速度 1．知道打点计时器、数字计时器，并会使用． 2．学会探究测量瞬时速度的方法，通过与他人交流合作，提高实验探究能力． 3．通过分析不同仪器的测速原理，体会物理知识在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识． 知识点一　打点计时器及其使用 1．打点计时器：一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器． 2．分类：电火花计时器和电磁打点计时器． 3．电火花计时器 (1)工作电压：220 V交流电源． (2)原理：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系列点迹． 4．电磁打点计时器 (1)工作电压：4～6_V交流电源． (2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，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留下一系列小点． 5．打点间隔：当电源频率是50 Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间都是 0.02_s． 　(1)电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压都是220 V的交变电压． (　　) (2)使用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s． (　　) (3)打点计时器在纸带上准确记录了运动物体的位移和时间． (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)√ 知识点二　数字计时器 1．计时装置的组成：由数字计时器和光电门组成的计时测量装置，如图所示． 2．光电门：由发光装置(红外发光二极管)和光线接收装置(光敏元件)构成．光敏元件接收由发光装置发出的光线，通常处于被照亮的状态． 3．计时器：有两个输入插口与光电门相连． 4．计时原理：当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器开始计时，遮光结束(物体通过)停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间． 数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间(物体先后通过两个光电门之间的时间). 　数字计时器能测量出小到1 ms或0.1 ms的时间间隔，计时更精确灵敏． 电磁打点计时器是应用电磁铁的原理，让振针周期性的振动，通过复写纸在纸带上打下点迹，来记录物体运动情况． 请探究： (1)电磁打点计时器和电火花计时器各使用什么电源？ (2)如果电磁打点计时器打的点不清晰，总结是什么原因？ 提示：(1)电磁打点计时器用4～6 V交流电源，电火花计时器用220 V交流电源． (2)打点不清晰可能是电压太低，调高电压就可以． 考点1　打点计时器及其使用 1．实验步骤 (1)了解电火花计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放在墨粉纸盘的下面． (2)把计时器接到220 V的交流电源上． (3)接通电源，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)取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1)s计算出纸带的运动时间Δt. (5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离，在进行实验测量之前，自己设计一个表格，用来记录以上测量值． 2．注意事项 (1)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面． (2)使用打点计时器时，应使物体停在靠近打点计时器的位置． (3)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带，打点结束后应立即关闭电源． (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(可统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离). (5)区别计时点和计数点 ①计时点是打点计时器在纸带上打出来的点． ②计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点，一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点．计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始． (6)区别打点周期和计数周期 ①打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02 s. ②计数周期：两个相邻的计数点的时间间隔，若相邻两个计数点之间还有(n－1)个计时点，则计数周期为T＝0.02n s. 【典例1】　(1)电磁打点计时器是一种利用______电源的计时仪器，它的工作电压是______V，当电源频率是50 Hz时，它每隔________s打一次点． (2)使用电磁打点计时器时，纸带应穿过________，复写纸应套在________上，并要放在纸带的______面；应把___