高一物理必修1 1.4《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時器測速度》學(xué)案1（人教版）

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111 一、實(shí)驗(yàn)原理 1．兩種打點(diǎn)計(jì)時器(電磁打點(diǎn)計(jì)時器和電火花計(jì)時器)在接通50 Hz的交流電源時，打點(diǎn)時間間隔都是0.02 s. 2．當(dāng)紙帶跟運(yùn)動物體連在一起時，打點(diǎn)計(jì)時器打在紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出物體在不同時刻的位置，紙帶上各點(diǎn)之間的間隔就表示相應(yīng)時間間隔中物體的位移，根據(jù)平均速度的定義式＝，當(dāng)Δt很短時，可以認(rèn)為等于t時刻的瞬時速度． 二、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時器(電磁打點(diǎn)計(jì)時器或電火花計(jì)時器)、紙帶、刻度尺、交流電源、導(dǎo)線等． 兩種打點(diǎn)計(jì)時器的比較： 電磁打點(diǎn)計(jì)時器 電火花計(jì)時器 電源種類 6V以下低壓交流電源 220 V交流電源 打點(diǎn)頻率 打點(diǎn)時間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點(diǎn)時間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點(diǎn)方式 振針通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘洗螯c(diǎn) 火花放電使墨粉在紙帶上成點(diǎn) 阻力來源 紙帶與限位孔的摩擦； 振針與紙帶打點(diǎn)接觸時的摩擦 紙帶與限位孔的摩擦； 摩擦阻力比電磁打點(diǎn)計(jì)時器小 電火花計(jì)時器比電磁打點(diǎn)計(jì)時器更精確，實(shí)驗(yàn)誤差小。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1．把電磁打點(diǎn)計(jì)時器固定在桌子上，讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面． 2．把電磁打點(diǎn)計(jì)時器的兩個接線柱用導(dǎo)線分別與電源的接線柱相連接． 3．打開電源開關(guān)，用手水平地拉動紙帶使它在水平方向上運(yùn)動，紙帶上就打下了一系列點(diǎn)． 4．關(guān)閉電源，取下紙帶，從能看得清的某個點(diǎn)數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點(diǎn)，如果共有n個點(diǎn)，那么點(diǎn)的間隔數(shù)為n－1個，紙帶的運(yùn)動時間Δt＝0.02(n－1) s. 5．用刻度尺測量出從開始計(jì)數(shù)的點(diǎn)到最后的點(diǎn)間的距離Δx. 6．利用公式＝，計(jì)算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度． 7．從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點(diǎn),在后面便于測量的地方找一個開始點(diǎn),以后依次每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn),并標(biāo)明A、B、C、D…，如圖所示，測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3…. 四、數(shù)據(jù)處理 1．表格法 打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)的周期為T，則A、B、C、D…各點(diǎn)的瞬時速度分別為： vA＝、vB＝、vC＝，vD＝… 把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶是否做勻速運(yùn)動。 位置編號 1 2 3 4 5 6 (Xn+Xn+1)/m v/(m/s) 2．圖象法 (1)圖象的描繪：以速度v為縱軸、時間t為橫軸，在方格紙上建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)測得的速度值在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來，就得到了一條能夠描述紙帶運(yùn)動的速度v與時間t關(guān)系的圖象．稱為速度—時間圖象，簡稱速度圖象，即v-t圖象． (2)v-t圖象的意義 v-t圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運(yùn)動的軌跡． (3)v-t圖象中反映的物理量 ①任一時刻瞬時速度的大小。 ②速度的方向。 速度為正，表示物體沿規(guī)定的正方向運(yùn)動， 速度為負(fù)，表示物體沿規(guī)定的正方向的反方向運(yùn)動． ③從v-t圖象上可以直觀的看出速度隨時間的變化情況 ④勻速直線運(yùn)動的圖象是一條平行于t軸的直線 五、注意事項(xiàng)和誤差分析（略） 二、典例分析： 題型一、打點(diǎn)計(jì)時器的原理及使用 例1、電磁打點(diǎn)計(jì)時器是一種使用___________電源的計(jì)時儀器，它的工作電壓為________，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，它每隔________s打一次點(diǎn)．使用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，應(yīng)將紙帶穿過______，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的________面；應(yīng)把__________電源用導(dǎo)線接在接線柱上；打點(diǎn)時應(yīng)先________，再讓紙帶運(yùn)動． 題型二、紙帶的測量、分析和計(jì)算 例2、 如圖所示為某次實(shí)驗(yàn)時打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時器每隔0.02 s打一個點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個點(diǎn)，A、B、C、D為每隔一點(diǎn)選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)．根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，紙帶上A、C兩點(diǎn)對應(yīng)的時間為______s，紙帶在A、D間的平均速度為______cm/s，打B點(diǎn)時紙帶的瞬時速度為______cm/s，你能求出打O、D點(diǎn)時間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？答：____ ______ _____. 變式練習(xí)：打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖145所示，紙帶在A、C間的平均速度為________m/s，在A、D間的平均速度為________m/s，B點(diǎn)的瞬時速度更接近于________m/s. 111