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1、2022年人教版高中物理必修1 第1章第4節(jié) 1-4 實驗 用打點計時器測速度(教案)
【知識與技能】
1、掌握打點計時器的原理及其使用方法。
2、掌握對紙帶上記錄的原始數(shù)據(jù)進行處理的能力。
3、能測定平均速度,畫出v-t圖象,通過圖象來分析物體的運動情況。
【過程與方法】
1、能分析、處理實驗過程中出現(xiàn)的問題。
2、掌握建立圖像的一般規(guī)律,了解用圖像研究物理問題的方法。
3、掌握在極短的時間內(nèi)物體的瞬時速度近似等于這段時間內(nèi)的平均速度這一近似方法。
【情感態(tài)度與價值觀】
1、注意培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的實驗習慣和實驗態(tài)度。
2、注意培養(yǎng)學生尊重原始測量數(shù)據(jù)這一實事
2、求是的科學態(tài)度。
【教學重難點】
打點計時器的使用方法;對紙帶上記錄的原始數(shù)據(jù)進行處理。測定瞬時速度,畫出v-t圖像,并通過圖像來分析物體的運動情況。
【課時安排】1課時
【教學過程】
※知識點一、電磁打點計時器
(1)原理
接通交流電源后,在線圈和永久磁鐵有作用下,振片便振動起來,帶動其上的振針上下振動,這時,如果紙帶運動,振針就通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一行小點
(2)構(gòu)造
(3)工作電壓:交流6V以下
※知識點二、電火花計時器
(1)構(gòu)造:
(2)原理:
當接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時,計時器發(fā)動的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸,產(chǎn)生火花放電
3、,于是在運動的紙帶上打出一行點跡
(3)工作電壓:220V
★兩種打點計時器的比較
★打點計時器的作用
※知識點三、練習使用打點計時器
1、操作步驟
(1)固定計時器
(2)穿紙帶
(3)啟動電源,拉紙帶,隨后立即關(guān)電源
2、紙帶的簡單處理——測平均速度
(1)需測量的量:位移(兩點間的距離)、時間(兩個點之間的點跡的個數(shù))
(2)關(guān)系式:
3、測瞬時速度
★實驗步驟
1.了解打點計時器的結(jié)構(gòu),然后把它固定在桌子上.
2.把電磁打點計時器的兩個接線柱用導線與6 V的低壓交流電源的接線柱相連接,讓紙帶穿過兩個限位孔,壓在復(fù)寫紙的下面.
3.接通電源,用
4、手水平地拉動紙帶,紙帶上就打出一行小點,隨后立即關(guān)閉電源.
4.取下紙帶,從能看得清的某個點數(shù)起,數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點.如果共有n個點,則用Δt=0.02×(n-1)s計算出紙帶的運動時間Δt.
5.用刻度尺測量一下打下這些點紙帶通過的距離Δx,利用公式=計算紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度.把測量和計算的結(jié)果填入表中.
★數(shù)據(jù)處理
1.用打點計時器測量瞬時速度
(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶.
(2)從能夠看清的某個點開始,每隔四個點取一個計數(shù)點,每兩個計數(shù)點間的時間間隔T=5×0.02 s=0.1 s.在紙帶上用O、A、B、C、D…標出這些“計數(shù)點”,如圖所示.
5、依次測出OA、AB、BC、CD…之間的距離x1、x2、x3、x4…
(3)A、B、C、D…各點的瞬時速度分別為:
vA=、vB=、vC=、vD=…
★誤差分析
1.利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度自身會帶來系統(tǒng)誤差.為減小誤差,應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移Δx來求平均速度.
2.若采用分段測量計數(shù)點間的位移x,會使測量誤差增大.減小此誤差的方法是一次測量完成,即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離,再分別計算出各計數(shù)點間的距離.
★注意事項
1.如果在紙帶上數(shù)出了n個點,那么,它們的間隔數(shù)是(n-1)個,它們的時間間隔為(n-1)×0.02 s.
2.使用打點計時器打點時,應(yīng)
6、先接通電源,待打點計時器打點穩(wěn)定后,再拉動紙帶.
3.手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些,以防點跡太密集.
4.使用電火花計時器時,應(yīng)注意把紙帶正確穿好,墨粉紙盤位于紙帶上方,使用電磁打點計時器時,應(yīng)讓紙帶穿過限位孔,壓在復(fù)寫紙下面.
※知識點四、用圖像表示速度
1、圖像特點:直觀
2、常用作圖法
(1)描點作圖
(2)據(jù)函數(shù)關(guān)系式作圖
3、作圖步驟
(1)建系(2)描點(3)作圖
4、速度-時間圖像(v-t graph)
【典型例題】(1)打點計時器是一種使用(填“交流”或“直流”)電源的計時儀器,電磁式打電計時器的工作電壓為4V~6V.當電源的頻率是50Hz時(我國工農(nóng)
7、業(yè)和生活用的交流電的頻率都是50Hz),它每隔s打一個點,因此紙帶上的點就表示了與紙帶相連的物體在不同時刻的位置,研究紙帶上點之間的間隔,就可以了解物體運動的情況.
(2)如圖是實驗中得到的一條紙帶,從O點開始每5個點取一個計數(shù)點(打點計時器的電源頻率是50Hz),依照打點的先后依次編為1、2、3、4、5、6,量得x1=2.21cm,x2=3.00cm,x3=3.81cm,x4=4.63cm,x5=5.45cm,x6=6.28cm。
①該打點計時器依次打出各計數(shù)點的時間間隔為T=s
②打點計時器打計數(shù)點5時,小車的速度大小是v5=m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】(1)交流,0.02;(2)① 0.10 ② 0.59
【解析】(1)電磁打點計時器是一種計時儀器,其工作電壓是交流4~6V,在我國使用的頻率為50HZ的交流電中,每隔0.02s打一個點,所以相鄰的兩個計時點間的時間間隔是0.02s。
(2)①由題意從O點開始每5個點取一個計數(shù)點,所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=5×0.02s=0.1s
②根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度,可以求出打紙帶上5點時小車的瞬時速度大小: