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[!--downpath--]《实验用打点计时器测速度ppt讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验用打点计时器测速度ppt教案（76页典藏版）》请在读根文库上搜索。
1、第一章运动的描述第4节实验：用打点计时器测速度课前新知预习（对应中学生用书P14）筑牢基础自填要点产生认识一、实验目的1了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用2理解按照纸带检测速率的原理，学会简略检测瞬时速度3理解速率时间图像的意义，把握描点法画图像的方法二、实验原理1打点计时器的原理及使用电火花计时器电磁打点计时器工作电流V交流电V以下交流电打点方法周期性形成电火花周期性上下震动打点周期0.02s0.02s记录信息、位移、2206位置时刻、时间振片中考考纲上所要求的有关打点计时器的中学生
2、实验共有两个，研究匀变速直线运动和验证机械能守恒定理。研究匀变速直线运动是按照匀变速直线运动在连续相同时间间隔内的位移差为一恒量即S=aT2,借助打点计时器的纸带求加速度a；验证机械能守恒定理是按照自由落体运动来验证重力势能的降低量等于动能的降低量，借助打点计时器的纸带求下落高度h和某一点的瞬时速率v。所以中考中打点计时器的主要应用是纸带的应用，2.跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移x.打两个点的时间可用t(n1)0.02s求得，则平均速率vxt，当t很短时，可以觉得x
3、t为t时刻的瞬时速率三、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸1假如电磁打点计时器打出的纸带上是一个短横线，为什么？2假如打点计时器接在直流电源上会发生哪些情况？提示：(1)振针压得过紧，未能上下震动(2)不会打点计时器只有接在交流电源上能够工作课堂师生共研（对应中学生用书P15）演绎核心研析考点重难突破游戏：同桌两朋友配合，如图，甲拿笔上下画点(可以打节拍1、2、3为使画相隔点迹时间相等)；乙朋友可根据自己意愿牵
4、动纸带，可快可慢两朋友注意感受、观察想一想：1挑动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响？2相邻两点的距离跟挑动纸带的速率有哪些关系？温情提示打点计时器是一种计时仪器，它使用交流电源，打点周期由交流电的周期决定.重点演绎一、实验步骤1把电磁打点计时器固定在椅子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，而且压在纸带前面2把电磁打点计时器的两个接线柱接到6V的低压交流电源上3接通电源开关，用手水平带动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点随即关掉电源4取下纸带，从能看得清的某个点开始，往前数出若干个点，假如共有n个
5、点，这么这n个点的间隔数为n1，则纸带的运动时间t(n1)0.02s.5用刻度尺检测出这几个点间的距离x.6借助公式vxt估算出纸带在这段时间内的平均速率7把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，之后每隔T0.1s的点分别标上A、B、C、D作为“计数点”，如图所示，依次测出O到A、B、C、D的距离，再分别算出O到A、A到B、B到C之间的距离x1、x2、x3.xt可以大致表示E点的瞬时速率D、F两点离E点越近，算出的平均速率就越
6、接近E点的瞬时速率但是若D、F两点距离过小，则检测偏差减小，应按照实际情况合理选定这两个点2打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D各点的瞬时速率分别为：vAx1x22T、vBx2x32T、vCx3x42T，vDx4x52T.把数据填入下表，按照数据判定纸带是否做匀速运动.位置ABCDEF(xnxn1)/(m)v/(m/s)3.按照以上表格数据做出速率时间图像，通过图像判定物体的运动性质vt图像：用纵轴表示时间t，横轴
7、表示速率v，构建直角座标系根据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，即得到如下图所示的vt图像vt图像的意义：vt图像特别直观地反映了速率随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹匀速直线运动的vt图像：匀速直线运动的vt图像是与时间轴平行的直线从匀速直线运动的vt图像中除了可以看出速率的大小，而且可以求出位移按照位移公式xvt，在vt图像中就对应着周长分别为v0和t0的一个圆形面积，如图中阴影的部份三、误差剖析1借助平均速率来取代计数点的瞬时速率自身带来系统误差为减少偏差，应取以计
8、数点为中心的较小位移x来求平均速率2分段检测计数点间的位移x带来偏差减少此偏差的方法是一次检测完成，即一次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3计数点间的时间t弄错计数点间涉及到n个复印点，计数点间的时间间隔为t(n1)0.02s，而非tn0.02s.4作vt图像不用座标纸、尺子，座标单位选取的不合理，画图粗糙带来偏差四、注意事项1实验前，应将打点计时器固定好，以免带动纸带时摇晃，并要先轻轻试拉纸带，应无显著的阻滞现象2使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再带动纸带
9、3手带动纸带时速率应快一些，以防点迹太密集4使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，碳粉纸盘坐落纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下边5使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度6打点计时器不能连续工作太长时间，打点以后应立刻关闭电源7对纸带进行检测时，不要分段检测各段的位移，正确的做法是一次检测完毕(可先统一检测出各个检测点到起始检测点O之间的距离)读数时应估读到毫米的下一位.实验数据的处理上要求求平均值以减少碰巧偏差，采用逐差法，可以应用尽可能多的数据以去除正负碰巧偏差，
10、得到较确切值。设连续相同时间间隔内的位移为S1、S2、S3则存在，SmSn(mn)aT2(mn)共研精典例1打点计时器所用交流电源的频度为50Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺进行检测，如图所示，则纸带在A、C间的平均速率为_m/s，在A、D间的平均速率为_m/s，B点的瞬时速率更接近于__m/s.(一)授你破题锦囊解答本题可根据下述思路进行：(二)名师详析解题过程A、C间的位移为x11.40cm，A、C间的时间间隔为t10.04s，所以A、
11、C间的平均速率为v1x1t11.401020.04m/s0.35m/s.A、D间的位移为x22.50cm，A、D间的时间间隔为t20.06s，所以A、D间的平均速率为v2x2t22.501020.06m/s0.42m/s.A、C两点比A、D两点更接近B点，所以B点的瞬时速率更接近于A、C间的平均速率0.35m/s.(三)完美答案(0.350.420.35)(四)解后总结规律方式用vxt近似取代瞬时速率的条件
12、是t足够小，因而借助它求某一点的瞬时速率时，应尽可能在紧靠该点取数据，求出的数值才可能更接近该点的瞬时速率(五)类题训练巩固提高如右图所示的四条纸带是某同事练习使用打点计时器时得到的，纸带右端先通过打点计时器，从纸带上点的分布情况可以断言：纸带_是匀速通过打点计时器的，纸带__是越走越慢的，纸带__是先越走越快，后来又越走越慢若所用电源频度是50Hz，图中D纸带，从b点通过计时器到a点通过计时器，长达__s，位移为__m，这段时间内纸带运动的平均速率是_m/s；bc段的平均速率是_m/s；ac
13、段的平均速率是_m/s.解析点之间的距离分布均匀的表示匀速直线运动，如题图中的C纸带；A纸带中点之间的距离越来越小，说明纸带越走越慢；D纸带中点之间的距离先减小后减少，即纸带先越走越快打点计时器测速度实验视频，后来又越走越慢题图中D纸带从b点通过计时器到a点通过计时器，长达0.02s，位移为0.12m，这段时间内纸带运动的平均速率是0.120.02m/s6m/s；bc段的平均速率是0.150.02m/s7.5m/s；ac段的平均速率是0.120.150.04m/s6.75m/s.答案CAD0.0
14、20.1267.56.75例2在做“用打点计时器测速度”的实验中，某同事得到了如图所示的一条纸带图中所示数字为各点距第一点的距离，单位是cm.(1)设计一个表格，将检测得到的化学量和估算出的各相邻两点间的平均速率填入表格中(2)判定纸带运动的性质，并说明理由(一)授你破题锦囊解答本题的基本思路为：设计表格提取纸带信息填写表格剖析数据(二)名师详析解题过程(1)经估算，各相邻两点间的位移x如下表所示，由vxt可求出平均速率.0112233445x/m0.02400
15、.02430.02360.02420.0240t/s0.020.020.020.020.02v/(ms1)1.201.221.181.211.20(2)依据表格中的数据，做出速率随时间变化的vt图像，如右图所示，在偏差容许的范围内，相等时间内的平均速率相等，所以纸带做匀速直线运动(三)解后总结规律方式图像法是处理实验数据的常用方式，运用图像处理数据有好多优点，但在借助数据画图的过程中，因为存在碰巧偏差，连线时有些数据点要舍掉打点计时器测速度实验视频，以减少实验偏差(四)类题训练巩固提高车辆沿平直道路行驶，小明坐在驾驶员后面凝望着速率计，
16、并记下间隔相等的各时刻的速率值，如下表所示.t/s05101520253035404550v/(kmh1)20304050505050352050按照小明记录的数据，试完成下述问题(1)从表中数据得到车辆在各段时间内的特征：在015s内，车辆的速率在不断变化，每经过5s速率减小_km/h；在1530s内，车辆速率不变，速率大小为__km/h；在3045s内，车辆速率在变化，每5s速率降低_km/h.(2)请依照表格中的数据，画出对应的vt图像(
17、3)假如觉得在015s内速率变化是均匀的，你能在图像中找出车辆在7.5s时的速率值吗？解析(1)剖析小明记录的数据不难得出答案(2)依据小明记录的各个时刻的速率值，首先在速率时间座标系中描出对应点，之后联接各点得到vt图像，如图所示(3)从vt图像中可以得到车辆在7.5s时的速率大小为35km/h.答案105015(2)如图所示(3)能，35km/h易错警示剖析实验装置与操作中的错误问题，是一种重要的题型记住实验步骤及注意事项尚且重要，但实验中积极动手、勤于思索才是关键示例某中学生在
18、用打点计时器做测定变速直线运动的平均速率的实验时，其开始时的装置如图所示，其中有错误与不妥之处，请把它找下来(一)授你破题锦囊回顾实验注意问题逐条剖析实验装置(二)名师详析解题过程电磁打点计时器必须接交流电源，而图上所接为直流电源，即便是个错误；开始时，货车离定滑轮端太近，往前运动的距离太小，以致纸带上打下的点过少，给检测带来不便，产生较大偏差对点训练(打点计时器原理)1.按照打点计时器打出的纸带，我们可以不借助公式能够直接得到的数学量是()A时间间隔B位移C平均速率D速度答案：AB解析：时间可由打点个数确定，故A
19、项正确；用刻度尺可直接检测出两点间的距离即位移的大小，所以B项正确；平均速率和速度必须依照公式由上述两项求得，故C、D项错误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答案：BC解析：利用纸带测速度是在纸带上选定两个相仿的点，用这两点间的平均速率代表某点的瞬时速率，所以只能简略测出某点的瞬时速率，故选项A错，B正确；从纸带上可测出两点间的位移，按照打点周期可确切求出两点间的时间，因而能确切测出某段时间内的平均速率，故
20、选项C正确；“某点”必须包含在所取的两点之间，能够用这两点的平均速率代表“某点”的瞬时速率，并不是任意两点都能代表的，故选项D错误对点训练(打点计时器原理及使用)3.在使用打点计时器前，应检测()A所用电源是否符合要求B纸带是否平整C打点周期的等时性是否良好D复写纸的安装是否正确答案：ABCD解析：电火花计时器的工作电流为220V，而电磁打点计时器的电源为6V以下的交流电源假如电源电流过低，会毁坏打点计时器的线圈；假如电流过高，会出现不打点或打点不清晰的情况，故选项A正确；假如纸带不平整，可能出现漏点或点
21、迹不清，也可能出现点宽度离不准，故选项B正确；打点周期的等时性是打点计时器的重要技术指标，假如等时性不好，会给实验带来很大的偏差，故选项C正确；假如使用的是电磁打点计时器，复写纸片应安装在纸带的前面，专用复写纸只有一面涂有打印涂料，有打印涂料的一面朝下，故选D.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步骤，将各步骤的字母代号写在空白处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_电源的两个接线柱上B把电磁打点计时器
22、固定在桌子上，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x.D切断电源，取下纸带，假若共有n个清晰的点，则对应这段纸带记录的时间t_.E启动电源，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vxt估算纸带运动的平均速率实验步骤的合理次序是_答案：交流限位孔复写纸0.02(n1)sBAEDCF解析：电磁打点计时器是一种检测时间的仪器，须要使用6V以下低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因而纸带上两个点之间的时间间隔为一个周期，使用电磁打点计时器时，纸带应穿过两个
23、限位孔，复写纸套在定位轴上，纸带压在复写纸下边，打点时应先接通电源，再让纸带运动5.2013广州初一测量电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源的频度为50Hz时，振针每隔_s打一个点现今用打点计时器测定物体的速率，当电源频度低于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数值_答案：0.02偏大解析：T1f150s0.02s若f0.02s由于vxt，所以测出的速率值偏大6.某同事用手带动纸带，通过打点计时器打出一行点迹，如图所示若用较长的刻度尺分别测得x
24、10.0290m，x20.0323m，x30.0449m，x40.0459m，x50.0562m，x60.0588m.(1)各检测点1、2、3、4、5、6的瞬时速率分别为v1_m/s，v2__m/s，v3__m/s，v4_m/s，v5__m/s，v6__m/s.(2)用vt图像表示出纸带运动变化的规律答案：(1)0.290.320.450.460.560.59解析：(1)在包含各检测点附近取一小段
25、位移x，其对应时间均取为t0.1s因为t很短，可将各测量点附近的平均速度当成各检测点的瞬时速率由vxt可得，1,2,36各点的瞬时速率依次为v1x1t0.0290m0.1s0.29m/sv2x2t0.0323m0.1s0.32m/sv3x3t0.0449m0.1s0.45m/sv4x4t0.0459m0.1s0.46m/sv5x5t0.0562m0.1s0.56m/sv6x6t0.0588m0.1s0.59m/s(2)由(1)可得各组v、t数据，列表如下：检测点123456时间t/s0.10.20.30.40.50.6速率v/(ms1)0.290.320.450.460.560.59按照表格中各组数据，画出vt图像，如图所示由vt图像可知，纸带的运动速率是逐步减小的，但并不随时间均匀变化“舍掉开头些过分密集的点子，为了易于检测，找一个点当作计时起点。”这样做的意义是哪些。“描出的几个点大致才能全部落在直线上。”一段话的意义。