高一物理必修1 1.4《實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)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(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器)在接通50 Hz的交流電源時(shí)，打點(diǎn)時(shí)間間隔都是0.02 s. 2．當(dāng)紙帶跟運(yùn)動(dòng)物體連在一起時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出物體在不同時(shí)刻的位置，紙帶上各點(diǎn)之間的間隔就表示相應(yīng)時(shí)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(shí)，可以認(rèn)為等于t時(shí)刻的瞬時(shí)速度． 二、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或電火花計(jì)時(shí)器)、紙帶、刻度尺、交流電源、導(dǎo)線等． 兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較： 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)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(shí)間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點(diǎn)時(shí)間間隔0.02 s、 頻率50Hz 打點(diǎn)方式 振針通過(guò)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(lái)源 紙帶與限位孔的摩擦； 振針與紙帶打點(diǎn)接觸時(shí)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(shí)器小 電火花計(jì)時(shí)器比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面． 2．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)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(dòng)紙帶使它在水平方向上運(yùn)動(dòng)，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(gè)點(diǎn)數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么點(diǎn)的間隔數(shù)為n－1個(gè)，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝0.02(n－1) s. 5．用刻度尺測(cè)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(shí)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(cè)量的地方找一個(gè)開始點(diǎn),以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),并標(biāo)明A、B、C、D…，如圖所示，測(cè)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(shí)器打點(diǎn)的周期為T，則A、B、C、D…各點(diǎn)的瞬時(shí)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(dòng)。 位置編號(hào) 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(shí)間t為橫軸，在方格紙上建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)測(cè)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(lái)，就得到了一條能夠描述紙帶運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象．稱為速度—時(shí)間圖象，簡(jiǎn)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(shí)間變化的情況，它并不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡． (3)v-t圖象中反映的物理量 ①任一時(shí)刻瞬時(shí)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(dòng)， 速度為負(fù)，表示物體沿規(guī)定的正方向的反方向運(yùn)動(dòng)． ③從v-t圖象上可以直觀的看出速度隨時(shí)間的變化情況 ④勻速直線運(yùn)動(dòng)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(shí)器的原理及使用 例1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用___________電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓為________，當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí)，它每隔________s打一次點(diǎn)．使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過(guò)______，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(shí)應(yīng)先________，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)． 題型二、紙帶的測(cè)量、分析和計(jì)算 例2、 如圖所示為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個(gè)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(duì)應(yīng)的時(shí)間為______s，紙帶在A、D間的平均速度為______cm/s，打B點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度為______cm/s，你能求出打O、D點(diǎn)時(shí)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(shí)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(cè)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(shí)速度更接近于________m/s. 111