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[!--downpath--]学员姓名：年级：初中一年级补习课目：数学学科教师：讲课日期：讲课时段：讲课主题实验：用打点计时器测速度教学目的理解速率和平均速率的概念。教学重点了解两种打点计时器的结构和工作原理；会安装并使用打点计时器；理解按照纸带检测速率的原理并会检测瞬时速率；明晰速率—时间图像的意义。教学内容一、实验原理1.两种打点计时器的原理构造(如图)项目电磁打点计时器电火花计时器原理电磁作用下振针震动打点脉冲电压经放电针、墨粉纸盘放电打点电源4-6V交流电源220V交流电源打点周期0.02s0.02s异同点振针和纸带间有磨擦以及限位孔和纸带间存在磨擦,系统偏差较大阻力极小,系统偏差较小2.按照纸带剖析物体的运动情况并能估算平均速率(1)在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s(电源频度为50Hz),所以点迹密集的地方表示纸带运动的速率很小。(2)依据v=tx求出任意两点间的平均速率，这儿x可以是用尺子检测出两点间的距离，t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积，这儿必须明晰所求的是那两点的平均速率。3.简略估算瞬时速率如图所示,D的瞬时速率可以简略地由包含D点在内的两点间的平均速率来表示,即可以用B、F(或C、E)两点间的平均速率来取代D点的瞬时速率。
4.v-t图像与其画法为了更直观地反映物体的运动情况,我们可以用v-t图像来表示速率随时间的变化规律。以速率v为横轴、时间t为纵轴构建直角座标系,按照估算出的不同时刻对应的瞬时速率值,在座标系中描点,最后用平滑曲线把这种点联接上去就得到了一条才能描述速率v与时间t关系的图线。二、实验步骤1.练习使用打点计时器(1)把打点计时器固定在椅子上,了解它的结构。(2)根据说明把纸带装好。(3)接通电源,用手水平地拖动纸带,纸带上就打出一行小点,此后立刻关掉电源。2.用打点计时器检测瞬时速率(1)取下纸带,从才能认清的某个点开始,往前数出若干点。将数出的点数n及那些点界定下来的间隔数填入表中。并据此估算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间t,将结果填入表中。(2)用刻度尺检测出第一个点到第n个点的距离Δx,并填入表中。(3)依据纸带从第一个点到第n个点的运动时间t和第一个点到第n个点的距离Δx,估算出纸带在时间t内运动的平均速率v,并填入表中。点数间隔数运动时间t/s位移Δx/m平均速率v/(m·s-1)五、数据处理1.用打点计时器检测瞬时速率用某段时间内的平均速率简略代表这段时间内某点的瞬时速率。
所取的时间间隔越接近该点,这些描述方式越确切。如图所示,检测出包括D点在内的B、F两点间的位移Δx和时间Δt,算出纸带在这两点间的平均速率vΔΔ,用这个平均速率代表纸带经过点时的瞬时速率。tx可以大致表示D点的瞬时速率，B、F两点离D点越近，算出的平均速率越接近D的瞬时速率。须要注意的是B、F两点距离过小则检测偏差减小，应当按照实际情况选定这两个点2.用v-t图像描述物体的速率(1)v-t图像的画法:用纵轴表示时间t,横轴表示速率v,构建直角座标系。按照检测的数据在座标系中描点,之后用平滑的曲线把这种点联接上去,即得到如图所示的v-t图像。(2)v-t图像的意义:v-t图像特别直观地表示速率随时间变化的情况,它不是物体运动的轨迹。(3)图像法是处理实验数据的常用技巧。运用图像处理数据有许多优点,如可以使化学规律直观易懂,可以减少偏差,可以便捷地获得个别未经检测或难以直接检测的化学数据等。六、误差剖析1.借助平均速率来取代计数点的瞬时速率带来系统偏差。为减少偏差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速率。2.分段检测计数点间的位移x带来偏差。
为减少此偏差,应一次性测出各计数点到起始计数点O的距离,再分别估算出各计数点间的距离。七、实验注意事项1.正确安装复写纸,调节复写纸位置,使纸带从复写纸圆片下穿过。2.将计时器接入50Hz交流电源,电磁打点计时器应从交流4V开始,观察振片震动情况,若振幅较小,再下降电流至6V。3.接通电源,计时器工作,待1-2s后再拖动纸带打出点迹。观察点迹是否清晰,打完点后,立刻关掉电源(打点计时器是按间歇工作设计的,防止线圈过热而毁坏)。4.在纸带上打不出点或点迹颜色过淡的情况下,纠正的方式有三种:电源电流较低,可适当调高;调整复写纸位置或更换复写纸;调整打点计时器的振针高度。5.画v-t图像时,纵轴与横轴单位宽度的确定要按照实验数据的最大值、最小值合理选定,使描画的图像能饱含座标平面的大部份空间。6.画v-t图像时,不可以用折线将座标系中所勾勒的点进行联接,而应用一条平滑曲线来“拟合”坐标系中所描出的点。这样,曲线反映的规律才更接近真实情况。【例题1】一朋友在使用电磁打点计时器时,纸带上的点不是圆点而是一些短线,形成这一现象的缘由可能是()A.接在直流电源上B.电源电流不稳C.电源频度不稳D.打点针压得过紧【例题2】某次实验时打出的纸带如图所示,打点计时器每隔0.02s打一个点,图中O点为第一个点,A、B、C、D为每两点选取一个计数点。
按照图中标出的数据,问:打A、D点时间间隔内纸带的平均速率有多大?打B点时刻纸带的瞬时速率有多大?你能算出打OD点时间间隔内纸带的平均速率吗?【例题3】一条借助打点计时器打出的纸带如图所示,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示。求出打计数点1、2、3、4、5时对应的纸带的瞬时速率并画出速率—时间图像。练一练1．关于打点计时器的使用，说法正确的是()A．电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源B．在检测物体速率时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C．使用的电源频度越高，打点的时间间隔就越小D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快2．在“练习使用打点计时器”的实验中，下述操作正确的是()A．打点前，货车应紧靠打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放货车B．舍弃纸带上开头比较密集的点，之后选定计数点C．打点频度为50Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1sD．实验中应使货车速率尽量小些3．如图145所示是一位朋友使用打点计时器得到的两条纸带，他将两条纸带(甲、乙)上下并排置于一起进行比较，在图中A、B两点之间，两条纸带(甲、乙)运动的时间之比是()图145A．1∶1B．2∶1C．1∶2D．难以比较4.用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下边是没有按操作次序写的不完整的实验步骤，根据你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，之后按实际操作的合理次序，将各步骤的字母代号按次序写在空白处．A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上．B．把电磁打点计时器固定在椅子上，让纸带穿过，并压在下边．C．用刻度尺检测从计时开始点到最后一个点间的距离Δx.D．切断电源，取下纸带，假若共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝.E．打开电源开关，再用手水平地带动纸带，纸带上打下一系列小点．F．借助公式v＝ΔxΔt估算纸带运动的平均速率．实验步骤的合理次序是．5.某同事在“用打点计时器测速度”的实验中打点计时器测速度实验视频，用打点计时器记录了被货车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点．相邻计数点间的距离如图143所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s．(本题估算结果均保留3位有效数字)图143(1)在实验中打点计时器测速度实验视频，使用打点计时器时应先再(选填“释放纸带”或“接通电源”)．(2)每两个计数点间还有个点没有标出．(3)试按照纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10s测一次速率，估算出打下B、C、D三个点时货车的瞬时速率，并将各个速率值填入下表．vBvCvDvEvF数值(m·s－1)0.6400.721(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速率标在图144直角座标系中，并画出面包车的瞬时速率随时间变化的关系图线.课后作业基础巩固1电磁打点计时器是一种使用交流电源工作的计时仪器,按照打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的数学量是()A.时间间隔B.位移C.瞬时速率D.平均速率2借助打点计时器打下的纸带()A.能确切测出某点的瞬时速率B.能简略测出某点的瞬时速率C.能确切测出某段时间内的平均速率D.可用任意两点间的平均速率代表某点的瞬时速率3使用电火花计时器剖析物体运动情况的实验中:(1)在下述基本步骤中,正确的排列次序为。
A.把电火花计时器固定在椅子上B.安放纸带C.抬起纸带让物体带着纸带运动D.接通220V交流电源E.按下脉冲输出开关,进行打点(2)在安放纸带时,要检测墨盒纸盘是否早已正确地套在上。4电源的频度为50Hz时,振针每隔0.02s打一个点。如今用打点计时器测定物体的速率,当电源频度高于50Hz时,倘若仍按50Hz的时间间隔打一个点估算,则测出的速率数值将比物体的真实值。5在“用打点计时器测速度”的实验中,打点计时器使用的交变电压的频度为50Hz,记录货车运动的纸带如图所示,在纸带上选择标0、1、2、3、4、5的6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出。纸带旁并排放着最小分度为毫米的刻度尺,刻度零点跟“0”计数点对齐,由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下述表格中。距离d1d2d3检测值/cm估算打计数点“2时”小车的瞬时速率v2=m/s。能力提高1在研究货车的运动实验中,由打点计时器打出纸带,下述关于选定计数点的说法不正确的是()A.用计数点进行检测估算,既便捷又可减少偏差B.相邻计数点间的时间间隔应是相等的C.相邻计数点间的距离应该是相等的D.计数点是从计时器打出的实际点中选下来的,相邻计数点间点痕的个数相等2在用“图象法”处理实验数据时,为了减少偏差()A.应使纵、横座标每单位宽度表示的数值大一些B.应使纵、横座标每单位宽度表示的数值小一些C.为使图线通过每位实验数据点,应使图线画成折线D.应使图线画成直线或光滑曲线,让实验数据点大致均匀分布在图线附近,对于某些离线较远的点可以舍弃3某次实验中打出的一条纸带如图所示,图中O为货车运动的起始点,O点到A点之间点迹密集且有部份点不清晰。
A、B、C、D、E、F、G为所选定的计数点,相邻两个计数点之间有4个点未画出,电源频度为50Hz,用毫米刻度尺检测。可得()A.从O点到F点运动的时间为6×0.1sB.从O点到F点运动的时间为6×0.02sC.从A点到F点运动的平均速率5×0.1s0.5sD.通过检测xOG的厚度,可知货车从O到G的位移大小4用打点计时器测瞬时速率实验时得到的一条纸带的一部份如图所示,从0点开始按照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6…,现今量得0、1间的距离x1=5.18cm,1、2间的距离x2=4.40cm,2、3间的距离x3=3.62cm,3、4间的距离x4=2.78cm,4、5间的距离x5=2.00cm,5、6间的距离x6=1.22cm(每0.02s打一次点)。(1)按照前面记录,估算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速率并填在表中。位置12345v/(m·s-1)(2)依据(1)中表格,在图中画出面包车的速率—时间图像,并说明货车速率变化特性。5某同事借助打点计时器所记录的纸带来研究做直线运动货车的运动情况。
实验中获得一条纸带如图所示。其中两相邻的计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频度为50Hz,则打相邻两个计数点的时间为s。打A、C点时小车运动的速度vA=m/s,vC=m/s。[来源:学|科|网Z|X|X|K]6在“用打点计时器测速度”的实验中,一条记录货车运动情况的纸带如图所示,在其上取了A、B、C、D、E5个计数点,每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出,电火花计时器接在220V、50Hz的交流电源上。(1)由纸带上的数据估算vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s。(此题估算结果均保留三位有效数字)(2)在如图所示座标系中做出货车的v-t图线(以打A点时开始计时)。查看更多