2019-2020学年高中物理 第一章 描述运动的基本概念 4 实验：用打点计时器测量小车的速度课件

实验：用打点计时器测量小车的速度一、打点计时器的使用和平均速度的测量1.把打点计时器固定在桌子上。2.安装纸带。3.把打点计时器的两个接线柱接到电源上（电源频率为50𝐇𝐳），电磁打点计时器接V低压电源，电火花打点计时器接𝐕电源。4.启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。交变4～6交变220交变一、打点计时器的使用和平均速度的测量5.取纸带上能够看清的某一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用1,2,3…标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔𝚫𝒕＝𝐬。6.用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离。7.计算两相邻计数点间的位移𝚫𝒙。8.利用公式𝒗＝计算纸带上各相邻计数点间的平均速度。0.1𝚫𝒙𝚫𝒕例题讲解1.以下是练习使用电火花打点计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是_____。A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔B.把打点计时器与4～6V低压交变电源相连C.用手水平地拉动纸带，然后启动电源D.取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离𝒙𝟎，用公式𝒗＝𝒙𝟎𝒕计算纸带运动的平均速度解析：电火花打点计时器使用220V交变电源，故B错误；实验时应先启动电源，再拉动纸带，故C错误。BC二、瞬时速度的测量𝒗－𝒕图像1.测瞬时速度的原理纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移𝚫𝒙内的平均速度表示，即根据𝒗＝______，当𝚫𝒕或𝚫𝒙较小时，用这个______代表纸带经过该位置的瞬时速度。如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即𝒗𝑬＝。𝚫𝒙𝚫𝒕𝚫𝒙𝚫𝒕平均速度二、瞬时速度的测量𝒗－𝒕图像2.数据处理位置0123456…𝑥/mΔ𝑥/mΔ𝑡/s𝑣/(m·s-1)（2）建立平面直角坐标系，如图所示，根据测量数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到物体运动的𝒗－𝒕图像。（1）根据𝒗=𝚫𝒙𝚫𝒕计算出的速度可以代表在𝚫𝒙这一段位移内任意一点的瞬时速度，将数据填入表中。例题讲解1.在“用打点计时器测量小车的速度”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度对应的位置如图所示。（1）求出A点到D点的距离是_____𝐜𝐦。（2）由实验数据可得A点到D点的平均速度是______𝐦/𝐬；B点的瞬时速度是____𝐦/𝐬。（结果均保留两位有效数字）4.100.140.13例题讲解2.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源的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共六个计数点，相邻两计数点之间还有四个计时点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为1mm的刻度尺，0刻度跟“0”计数点对齐，读出1、3、5三个计数点跟0计数点的距离并填入表格中。距离𝑥1𝑥2𝑥3测量值/𝐜𝐦计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为𝒗𝟐＝______m/s。1.205.4012.000.21例题讲解解析：由题图可知𝒙𝟏＝1.20cm，𝒙𝟐＝5.40cm，𝒙𝟑＝12.00cm.每两个相邻计数点间的时间间隔𝑻＝0.02×5s＝0.10s𝒗𝟐=𝒗𝟏𝟑𝟐𝑻=（𝟓.𝟒𝟎−𝟏.𝟐𝟎）×𝟏𝟎−𝟐𝟐×𝟎.𝟏𝟎𝒎/𝒔=𝟎.𝟐𝟏𝒎/𝒔三、注意事项1.打点前，应使物体停在(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置。2.打点时，应先，待打点计时器打点后，再拉动纸带。3.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。4.对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕，即统一测量出各个计数点到起始点𝑶之间的距离。5.为减小实验误差，1,2,3,4…不一定是连续的计时点，可以每5个点（中间隔4个点）取一个计数点，此时两计数点的时间间隔𝑻＝s。6.计算某计数点的瞬时速度时，一般地Δx、Δt应取该计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，𝒗𝒏＝∆𝒙𝒏+∆𝒙n+1𝟐𝑻。接通电源靠近稳定0.1三、注意事项图象法处理数据“三注意”1.建立坐标系时，坐标原点、坐标轴表示的物理量及单位都要标注清楚。2.画速度—时间图象时，要用平滑的曲线将各个点连接起来，不能画折线。3.标度的选取要适当，尽量让图象占据坐标系的大部分空间。课堂练习1．（多选）在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（）A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点C．打点频率为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．实验中应使小车速度尽量小些ABC课堂练习2．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是（）A．𝒗𝑫＝𝑨𝑭∆𝒕𝟏，Δt1＝0.10sB．𝒗𝑫＝𝑩𝑬∆𝒕𝟐，Δt2＝0.06sC．𝒗𝑫＝𝑪𝑬∆𝒕𝟑，Δt3＝0.10sD．𝒗𝑫＝𝑪𝑬∆𝒕𝟒，Δt4＝0.04sD课堂练习3．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小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所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s。（本题计算结果均保留3位有效数字）（1）在实验中，使用打点计时器时应先_________再_________（均选填“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。接通电源释放纸带4课堂练习（3）试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10s测一次速度，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表.𝒗𝑩𝒗𝑪𝒗𝑫𝒗𝑬𝒗𝑭数值（𝐦·𝐬－𝟏）0.6400.7210.4000.4790.560课堂练习（4）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。