高一物理-打点计时器.pdf

第 4 节实验：用打点计时器测速度 1图 1 为电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称分别是 图 1 _； _； _； _； _； _； _； _. 2电磁打点计时器和电火花计时器的原理_，它们打点的方式_，电磁打点计时器靠振针和 复写纸打点，电火花计时器靠_打点使用电火花计时器时，纸带运动时受到的阻力 _，因而实验误差_ 3用打点计时器测瞬时速度，打过点的纸带，如图2 所示 图 2 根据量出A、D间的距离 x和时间间隔 t算出A、D间的平均速度v x t . 用这个速度代表纸带经过 B点时的 _，如果 t再小一些 ( 如A、C之间或A、B之间 ) 用平均速度代表某点的瞬时速度会 _ 4在直角坐标系中，用纵轴表示_，用横轴表示_，根据实验记录的数据在坐标系中_， 然后用一条平滑曲线_这些点，这条曲线就是vt图象，它能直观地表示质点速度随时间变化的 情况 5使用电火花计时器在纸带上打点时，合理的操作顺序应该是( ) A接通电源的同时用手牵动纸带 B可以随意操作，没有先后顺序之分 C先接通电源，待打点稳定后再用手牵动纸带 D先用手牵动纸带，后接通电源 6运动的物体拉动打点计时器下面的纸带一起运动时，纸带上就打下了一系列的小点，这些小点相应 地表示出了 ( ) A物体运动的时间 B物体在不同时刻的位置 C物体在不同时刻的速度 D物体在不同时间内的位移 7如图所示为同一打点计时器打出的4 条纸带，其中，平均速度最大的是( ) 【概念规律练】 知识点一打点计时器的原理 1电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定_内发生 _的仪器，它使用_电源，由学 生电源供电，工作电压在_以下当电源的频率是50 Hz 时，它每隔 _打一个点通电前把纸 带穿过 _再把套在定位轴上的复写纸片压在纸带的_接通电源后，在线圈和永久磁铁的作 用下， _便振动起来，带动其上的_上下振动如果物体带动纸带运动，纸带上各点之间的距 离就表示相应时间间隔中物体的_ 电火花计时器是利用_在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器使用时，墨粉纸盘套在_ 上，并夹在两条纸带之间接在_电源上，电压为_ V，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉 冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电当电源频率为50 Hz 时，它每隔 _时间打一次点，并且这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力较_，实验误差较 _ 2电磁打点计时器振针打点周期决定于( ) A交变电压的高低 B交变电流的频率 C永久性磁铁磁性的强弱 D振针与复写纸间的距离 知识点二打点计时器的使用 3用打点计时器时应注意( ) A无论使用电磁打点计时器还是电火花打点计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写 纸片压在纸带的上面 B使用打点计时器时应先接电源，再拉动纸带 C使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行 D使用电磁打点计时器和电火花打点计时器都应将计时器先固定在桌子上 4某学生在用打点计时器做测定匀速直线运动的实验时，其开始时的装配图如图3 所示，其中有错误 与不妥之处，请把它找出来 图 3 知识点三实验数据的处理 5. 图 4 打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图4 所示， 纸带上A、C两点对应的时间间隔为_s，纸带在A、C间的平均速度为 _m/s. 在A、D间的 平均速度为 _ m/s. 二者之间B点的瞬时速度更接近于_ m/s. 6如图 5 所示是打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点，相邻计数 点间的时间间隔为0.1 s ，试求打点计时器打下B、C、D各点时的瞬时速度：vB_ m/s ， vC_m/s，vD_m/s. 图 5 【方法技巧练】 应用vt图象表示物体的运动 7. 图 6 图 6 是一个物体运动的vt图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的 (1) 物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？ (2) 运动的方向是否变化？ (3) 速度的大小是否变化？怎样变化？ 8. 图 7 某物体沿一直线运动，其vt图象如图7 所示，则下列说法中正确的是( ) A第 2 s 内和第 3 s 内速度方向相反 B第 2 s 内和第 3 s 内速度方向相同 C第 2 s 末速度方向发生变化 D第 5 s 内速度方向与第1 s 内方向相同 1下列关于打点计时器的说法中，正确的是( ) A打点计时器可以连续工作很长时间，前后两次打点之间，只要时间间隔很短，完全可以在前一次打 完点后不关闭电源 B在正常工作的情况下，打点计时器每打两次点的时间间隔相等 C纸带通过电火花计时器时，不会受到摩擦阻力的作用 D电火花计时器是一种比电磁打点计时器先进的计时器，因此，使用电火花计时器进行实验，结果一 定比使用电磁打点计时器更精确 2下列说法中正确的是( ) A电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样 B电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样 C电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的 D电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02 s 3当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法正确的是 ( ) A点痕记录了物体运动的时间 B点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状 D点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况 4打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这 条纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是( ) AT0.1 s ，tNT BT0.05 s ，t(N1)T CT0.02 s ，t(N1)T DT0.02 s ，tNT 5关于打点计时器打在纸带上的点，下列叙述正确的是( ) A必须从第一个点开始选取整条纸带 B根据情况选取点迹清晰的部分纸带 C选取的第一个点记数为1，到第n个点的时间间隔为0.02n s D选取的第一个点记数为1，到第n个点的时间间隔为0.02(n1) s 6一物体做直线运动的图象如图8 所示，则该物体( ) 图 8 A先做加速运动，后做减速运动，速度方向相同 B先做加速运动，后做减速运动，速度方向相反 C先做减速运动，后做加速运动，速度方向相同 D先做减速运动，后做加速运动，速度方向相反 7如图 9 所示为一物体做匀变速直线运动的图象由图象作出的下列判断中正确的是( ) 图 9 A物体始终沿正方向运动 B物体先沿负方向运动，在t2 s 后沿正方向运动 C在t2 s 前物体位于出发点负方向上，t2 s 后位于出发点正方向上 D在t2 s 时，物体距出发点最远 8. 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情 况在这一实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有 (1)_； (2)_ A拉住纸带，将小车靠近打点计时器，放开纸带，再接通电源 B将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D取下纸带 E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上 _ 9电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，它的工作电压是_ V，当电源的工作频率是50 Hz 时，它打点间隔是_ s. 一个同学在用电火花计时器研究小车的运动时，打出了一条纸带如图10 所示，测出相邻各点间的距离 分别为：AB1.99 cm ，BC 3.01 cm ，CD4.00 cm ，DE4.00 cm ，EF4.01 cm ，FG4.98 cm ，GH 6.01 cm ，HI3.98 cm ，由以上数据可知该小车的运动特点是( 需说明理由 ) ： _ ； _. 图 10 10一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸 带，如图11 所示纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率 为 50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米 图 11 (1) 计算 06 点之间的平均速度； (2) 打点计时器打第4 个点时小车的瞬时速度接近多少？ 第 4 节实验：用打点计时器测速度 课前预习练 1接线柱线圈永久磁铁振片振针 限位孔复写纸纸带 2相同不同电火花和墨粉较小较小 3瞬时速度更精确 4速度时间描点拟合 5C6.ABD7.B 课堂探究练 1 时间位移交流6 伏0.02 s限位孔上面振片振针位移电火花纸盘轴交流220 0.02 s小小 2B 3BCDA选项中，都应该把纸带穿过限位孔，但在使用电磁打点计时器时，是把轴上的复写纸片压在 纸带的上面而电火花计时器，是把墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带之间( 若用一条纸带时， 是把墨粉纸放在纸带的上面) B选项中先接电源，再拉动纸带，这样可以保证让尽可能多的点打在纸带 上，能较好地控制实验进行，B正确C选项中拉动纸带的方向与限位孔平行，能减小纸带与限位孔之 间的摩擦，C正确为了防止实验过程中计时器的移动，实验前都要先把计时器固定在桌子上 4电源小车位置 解析电磁打点计时器用交流电源而非直流电源，所以错误处是电源开始时小车的位置离滑轮太近， 致使纸带打点太少，所以不妥之处是小车位置 50.04 0.35 0.42 0.35 60.26 0.30 0.34 解析vB xAC 2T 52.00 ×10 3 2×0.1 m/s0.26 m/s vC xAD xAB 2T (84.00 24.00) ×10 3 2× 0.1 m/s 0.30 m/s vD xAE xAC 2T (120.00 52.00) × 10 3 2×0.1 m/s0.34 m/s 7(1) 具有一定的初速度(2) 变化(3) 变化；先变大再不变再变小后反向变大 解析(1) 由图象可知，在t 0 时， v0，所以物体具有一定的初速度 (2) 在 0t3这段时间内，速度为正值，说明物体沿正方向运动，t3时刻以后，速度为负值，说明物体沿 与正方向相反的方向运动，所以物体运动的方向发生了变化 (3) 速度的大小发生变化，在 0t1时间内逐渐增大，t1t2时间内速度大小不变，t2t3时间内速度逐渐 减小，在t3时刻速度为零，在t3时刻以后，速度反向，但大小又在逐渐增大 方法总结(1)v t 图象是用图象直观地反映速度随时间变化的工具图象上每一点表示某一时刻的速 度，随时间的推移可反映速度的变化速度为矢量，其正负表示速度的方向 (2)v t 图象表示的是速度随时间变化的关系，而不是物体运动的轨迹 8B 课后巩固练 1BD2.ACD 3ABD 打点计时器打下的点记录了物体的位置，而点的个数又记录了物体运动的时间，点间的距离 记录了物体运动的位移，故可反映物体的运动情况 4C 电源频率f 50 Hz，则相邻点间的时间间隔T 1 f 1 50 s0.02 s，纸带上共打出N个点，则有 N1 个时间间隔即t (N1)T ，C正确 5BD 6A 根据图象可知，物体速度先增大后减小，即先做加速运动，后做减速运动由于图线在时间轴 上方，速度方向都为正，方向相同，故选项A正确 7BD 物体的运动方向即为速度方向由图象知，在t 2 s前，速度为负，物体沿负方向运动，2 s 后速度为正，物体沿正方向运动，A是错的，B是正确的 物体的位置由起点及运动的位移决定取起点为原点则位置由位移决定在vt 图象中，位移数值是 图象与坐标轴所围的面积由图象可知t2 s时物体的位移为负，t 2 s时绝对值最大t 2 s后， 位移为负位移与正位移的代数和，绝对值减小，所以t 2 s时位移绝对值最大即物体离出发点最远， 所以D正确，C错，所以选B、D. 8(1)A中应先接通电源，再释放纸带 (2)D中取下纸带前应先断开电源顺序：BECAD 9交流 220 0.02 小车的运动是变速运动，因为在相同时间内的位移不相等； 小车在CF段的运动可近似看做匀速运动，因在同样的计时间隔内的位移近似相等 10 (1)0.68 m/s(2)0.83 m/s 解析(1)0 到 6 点间的平均速度为： vx t 2.80 4.40 5.96 7.57 9.10 10.71 6×(0.02 ×5) ×10 2 m/s 0.676 m/s0.68 m/s (2) 当打点计时器打第4 个点时，小车的瞬时速度应当最接近于35 点间的平均速度，则 v4 x35 t35 7.57 9.10 2×(0.02 ×5) ×10 2 m/s0.834 m/s 0.83 m/s 第 5 节速度变化快慢的描述加速度 5CD 6CD 加速度的方向与速度变化的方向相同，与速度方向无关，但加速度与速度方向相同时，物体加 速，反之则减速，本题正确选项为C、D. 7B 课堂探究练 1BD 2C 因为两物体的运动方向相同，即速度方向相同，加速度一正一负，说明加速度方向相反，两者 只有一个是做加速运动，所以A错；加速度的负号说明加速度的方向与所取的正方向相反，比较加速度 的大小时，应比较加速度的绝对值乙的加速度的绝对值大，所以它的速度变化快，B、D错；所以本题 应选C. 3见解析 解析速度的变化由图线可以直接看出，而加速度的变化需要看图线上各点的斜率如何变化 如题图可知：在0t1时间内质点的速度逐渐增大，且不是匀变速直线运动，v t 图象的倾斜程度逐渐 减小，图象的斜率逐渐减小，即加速度逐渐减小，速度增加得越来越慢；在t1t2时间内，质点的速度 为 v1，加速度为零 点评加速度只反映速度变化的快慢，不反映速度的大小，加速度大，速度变化得快；加速度小，速度 变化得慢；加速度为零，速度不变，即质点做匀速直线运动或静止 43 m/s 2 向东匀加速直线0 匀速直线1.5 m/s 2 向西匀减速直线 5加速过程中：加速度为2 m/s 2，加速度方向与初速度方向相同 刹车过程中：加速度为12.5 m/s 2，加速度方向与初速度方向相反 解析以初速度的方向为正方向， 有 v05 m/s，v25 m/s，t 10 s， 则 avv 0 t 255 10 m/s 22 m/s 2. a 为正值，表示其方向与初速度方向相同 对于刹车阶段：v25 m/s， v 0，t 2 s. 则 a v v t 025 2 m/s 2 12.5 m/s 2. a为负值，表示其方向与初速度方向相反 6200 m/s 2 解析飞行员在弹离过程中时间为t 0.1 s，速度由0 变为 20 m/s. 加速度 a v t 200 0.1 m/s 2200 m/s 2 7BCD 8AB 由图象可知，在0t1时间内加速度为正，速度也为正，加速度方向与速度方向相同，故质点 做加速运动；在t1t2时间内加速度为负，速度为正，加速度方向与速度方向相反，故质点做减速运动； 在 t2t3时间内加速度为负，速度也为负，加速度方向与速度方向相同，故质点做加速运动；在t3 t4 时间内加速度为正，速度为负，加速度方向与速度方向相反，质点做减速运动 方法总结要判断一个运动是加速运动还是减速运动，要根据加速度方向与速度方向的关系来确定，不 能单独根据加速度的正负来确定 9(1)4 m/s 2 (2) 加速度相同(3) 物体做沿负方向的加速度为负且不变的加速直线运动 解析(1) 物体在第 1 秒内，速度从0 增加到 4 m/s，故加速度大小a1v/ t 40 1 m/s 24 m/s 2. (2) 第 2 秒和第 3 秒内的加速度相同，该过程中物体的加速度a2a3 v t 04 31 m/s 2 2 m/s 2. 在第 4 秒内，物体的速度从0 至 2 m/s，故该过程中加速度a4 v t 20 43 m/s 2 2 m/s 2 . 可见，第 2 秒和第 4 秒内的加速度相同 (3) 在第 4 秒内，物体做沿负方向的加速度为负且不变的加速直线运动 点评根据题意把抽象复杂的物理过程表示成物理图象，将物理量之间的代数关系转变为几何关系，运用图象直观、简 明的特点来分析解决物理问题，能达到化难为易的目的 课后巩固练 1D2.D3.AD 4BD 加速度为 2 m/s 2，其物理意义就是物体的速度每 1 s改变 2 m/s. 5ABC 若开始时，加速度方向和速度相同，只要加速度不为零，速度即增大，A对；若开始时加速度方向与速度相反， 速度即减小，速度减小到零后开始反向，加速度减到零后变为匀速，若加速度减到零后还没有反向，则这时速度减到最 小，而做匀速运动，所以B、C对 6AD 7C 平均加速度a v t v2( v1) t 500 m/s 2，方向向左， C正确 8BCD 9C 由题图可知v020 km/h，v60 km/h，即 vv0(60 20)km/h40 km/h 100 9 m/s.将数据代 入公式 a vv0 t 可得 a 1.4 m/s 2， 选项C正确 10600 m/s 2 方向与初速度方向相反 解析规定来球方向为正方向，则 v010 m/s，v 20 m/s，t 0.05 s， 由公式 avv 0 t 得 a 2010 0.05 m/s 2 600 m/s 2 . 加速度的方向与初速度方向相反( 或与击回方向相同) 11运动员的加速度最大，速度的大小与加速度没有关系 解析设飞机、汽车、运动员的加速度分别为a1、a2、a3，取运动方向为正方向，根据加速度的定义可得 a10，a2 20 m/s 0 m/s 20 s 1 m/s 2， a3 0 m/s10 m/s 5 s 2 m/s 2 可见，运动员的加速度最大，速度的大小与加速度没有关系 12(1)3 m/s 2，沿运动方向 (2)0.14 m/s 2，沿运动方向 (3) 100 m/s 2，与原来运动方向相反 解析由题中已知条件，统一单位、规定正方向后，根据加速度公式，即可算出加速度 规定以初速度方向为正方向，则 (1) 汽车初速度为v00，汽车末速度为： v108 km/h30 m/s，所需时间t 10 s. 由加速度定义得： av v 0 t 300 10 m/s 23 m/s 2，方向与运动方向相同 (2) 汽车初速度为v054 km/h15 m/s，汽车末速度为v144 km/h 40 m/s， 所需时间t 3 min180 s. 由加速度定义得： a2 vv0 t 4015 180 m/s 20.14 m/s 2，方向与运动方向相同 (3) 设球飞来的方向为正方向，则v08 m/s， v 12 m/s， 所以 v vv0 12 m/s8 m/s 20 m/s. 则 a v t 20 0.2 m/s 2 100 m/s 2 方向与原来运动方向相反