2019年秋高中物理人教版必修1教案: 第一章第4节 用打点计时器测速度 .pdf
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1、实验:用打点计时器测速度实验:用打点计时器测速度 目标定位目标定位 1.了解两种计时器的结构和工作原理,并学会安装和使用.2.掌握测瞬时速度的方法,会 用打出的纸带求瞬时速度.3.会用图象表示速度随时间变化的规律 一、了解打点计时器 1作用及分类 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率为 50 Hz 时,它每隔 0.02_s 打一次点,打点 计时器和纸带配合,可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移,供高中学生实验用的计时器有电磁 打点计时器和电火花计时器两种 2电磁打点计时器 (1)工作电压:6_V 以下的交流电源; (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
2、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行小点 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,计时器发出的静脉电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴, 产生火花放电,于是在运动的纸带上打出一行点迹 4两种计时器误差比较 电火花计时器使用中运动阻力极小,因而系统误差较小 想一想: 计时器打点时,计时器和纸带之间的摩擦会对物体的运动造成影响,用哪种打点计时器做实验时,实 验误差更小呢? 答案 因为电火花打点计时器是靠电火花和墨粉来打点的,所以对纸带的运动带来的阻力很小,使系 统误差更小 二、用打点计时器测量平
3、均速度 根据 v可求出任意两点间的平均速度,其中 x 是纸带上两点间的距离,t 是这两点间的时间 x t 间隔 想一想: 如果纸带上的点迹分布不均匀,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小? 答案 较小 三、用打点计时器测量瞬时速度 纸带上某一位置的瞬时速度, 可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移 x 内的平均速度表示, 即根据 v,当 t 或 x 较小时,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度 x t 如图 141 所示,E 点的瞬时速度可用 D、F 两点间的平均速度代表,即 vE. x t 图 141 想一想: 在上图中,用 DF 段和 DG 段求出的平均速度,哪一个更接近 E
4、点的瞬时速度? 答案 因为当 t 或 x 较小时,求得的平均速度更接近某点的瞬时速度,所以 DF 段求出的平均速度 更接近 E 点的瞬时速度 四、用图象表示速度 速度时间图象(vt 图象):用来描述速度随时间变化关系的图象,图象上的点反映某一时刻的瞬时速 度 想一想: 利用图象处理实验数据的好处是什么? 答案 用图象法处理数据更直观、更具体、更方便 五、实验器材: 电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、220 V 交流电源(电磁打点计时器使用学生电源)、刻度尺、 纸带、墨粉纸盘(复写纸)、导线、坐标纸 一、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
5、放到墨粉纸盘的下面 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 t 0.02(n1) s 计算出纸带的运动时间 t. 5用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离 x,利用 v计算纸带在这段时间内的平均速 x t 度把测量和计算的结果填入表中 二、数据处理 1利用打点计时器测量瞬时速度 (1)取一条点迹清晰的纸带便于分析测量 (2)从纸带上能看得清的某个点作为起始点 O,以后的点分别标上 A、B、C、D、,如图 142 所示, 测出各点到 O
6、 点的距离,算出 OA、AB、BC、的距离 x1、x2、x3、. 图 142 打点计时器打点的周期为 T. (3)A、B、C、D、各点的瞬时速度分别为 vA、 x1x2 2T vB、vC、vD、. x2x3 2T x3x4 2T x4x5 2T 把数据填入下表,根据数据判断纸带是否做匀速运动. 图 143 2图象法表示速度 (1)用横轴表示时间 t,纵轴表示速度 v,建立直角坐标系根据测量的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,即得到如图 143 所示的 vt 图象 (2)vt 图象的意义 vt 图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况,但它并不是物体运动的轨迹 三、注意事项
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