2019_2020學年高中物理第1章運動的描述第3節(jié)記錄物體的運動信息學案（含解析）粵教版必修1.docx

第三節(jié)記錄物體的運動信息學 習 目 標知 識 脈 絡1.了解打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學會安裝和使用(重點)2.理解紙帶中包含的物體的運動信息(重點)3.理解利用紙帶判斷物體運動快慢的原理(難點)一、打點計時器及其使用1打點計時器：一種通過在紙帶上打出一系列的點來記錄物體運動信息的儀器2分類：電火花打點計時器和電磁打點計時器3電火花打點計時器(1)工作電壓：220 V交流電源(2)原理：當接通電源、按下脈沖輸出開關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一系列點跡4電磁打點計時器(1)工作電壓：6_V交流電源(2)原理：接通交流電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動起來，帶動其上的振針上下振動這時如果紙帶運動，振針就通過復寫紙在紙帶上留下一系列小點5打點間隔：當電源頻率是50 Hz時，紙帶上每打出兩個相鄰點所經(jīng)歷的時間都是 0.02_s二、數(shù)字計時器1計時裝置的組成由數(shù)字計時器和光電門組成計時裝置，如圖所示2光電門由發(fā)光裝置(紅外發(fā)光二極管)和光線接收裝置(光敏元件)構(gòu)成光敏元件接收由發(fā)光裝置發(fā)出的光線，通常處于被照亮的狀態(tài)3計時器有兩個輸入插口與光電門相連4計時原理當寬度一定的物體通過光電門時，光線被擋，光敏元件處于暗狀態(tài)，向數(shù)字計時器發(fā)出脈沖信號，觸發(fā)數(shù)字計時器開始計時，遮光結(jié)束(物體通過)停止計時，這樣就記錄下物體遮擋一個光電門光線的短暫時間數(shù)字計時器還可以記錄物體經(jīng)過兩個光電門之間的時間，即任一光電門第一次遮光時開始計時，第二次遮光時停止計時，計時器顯示的是兩次遮光之間的時間(物體先后通過兩個光電門之間的時間)1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)電磁打點計時器和電火花打點計時器的工作電壓都是220 V的交變電壓()(2)使用打點計時器(電源頻率為50 Hz)打出的紙帶相鄰兩個點的時間間隔為0.02 s()(3)打點計時器在紙帶上準確記錄了運動物體的位移和時間()(4)數(shù)字計時器不能記錄物體前后兩次擋光的時間間隔()(5)數(shù)字計時器能夠測量出小到1 ms或0.1 ms的時間間隔()2關于打點計時器的使用，說法正確的是()A電磁打點計時器使用的是6 V以下的直流電源B在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源C使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小D紙帶上打的點越密，說明物體運動得越快C打點計時器使用的是交流電源，其中電磁打點計時器的工作電壓是6 V，電火花計時器的工作電壓是220 V使用的交流電源頻率f越高，打點的時間間隔t就越小(因t)使用時先接通打點計時器的電源，再讓物體運動物體運動得越快，紙帶上打的點就越稀疏打點計時器及其使用1.實驗步驟(1)了解電火花打點計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把紙帶放在墨粉紙盤的下面(2)把計時器接到220 V的交流電源上(3)接通電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關閉電源(4)取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點如果共有n個點，則用t0.02(n1) s計算出紙帶的運動時間t.(5)用刻度尺測量出第一個點到第n個點的距離，在進行實驗測量之前，自己設計一個表格，用來記錄以上測量值2注意事項(1)使用電火花打點計時器時，應注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面(2)使用打點計時器時，應使物體停在靠近打點計時器的位置(3)使用打點計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定之后，再拉動紙帶，打點之后應立即關閉電源(4)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離)(5)區(qū)別計時點和計數(shù)點計時點是打點計時器在紙帶上打出來的點計數(shù)點是從計時點中選出來的具有代表性的點，一般相鄰兩個計數(shù)點之間還有若干個計時點計數(shù)點一般不是從第一計時點開始的，而是選擇點跡清晰、與相鄰的計時點間距適中的點開始(6)區(qū)別打點周期和計數(shù)周期打點周期：兩個相鄰的計時點的時間間隔，即交流電源的周期，一般為0.02 s.計數(shù)周期：兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔，若相鄰兩個計數(shù)點之間還有(n1)個計時點，則計數(shù)周期為T0.02n s.【例1】(1)電磁打點計時器是一種利用_電源的計時儀器，它的工作電壓是_V，當電源頻率是50 Hz時，它每隔_s打一次點(2)使用電磁打點計時器時，紙帶應穿過_，復寫紙應套在_上，并要放在紙帶的_面；應把_電源用導線接在_上；打點時應先_，再讓紙帶運動(3)(多選)打點計時器在紙帶上的點跡，直接記錄了()A物體運動的時間B物體在不同時刻的位置C物體在不同時間內(nèi)的位移D物體在不同時刻的速度解析：電磁打點計時器是一種利用交流電源的計時儀器，工作電壓為6 V，工作頻率為50 Hz，周期為0.02 s電火花打點計時器和電磁打點計時器都是每隔0.02 s在紙帶上打一次點，因此打在紙帶上的點跡可直接反映物體的運動時間，故A正確因為紙帶跟運動物體連在一起，打點計時器固定，所以紙帶上的點跡就相應地記錄了物體在不同時刻的位置，故B正確用刻度尺量出各點跡間的間隔，可知道物體在不同時間內(nèi)的位移，再根據(jù)速度公式可算出物體在某段時間內(nèi)的速度，但這些量不是紙帶上的點跡直接記錄的，故C、D錯誤答案：(1)交流60.02(2)限位孔定位軸上低壓交流接線柱接通電源(3)AB由紙帶記錄的信息(1)打點計時器是一種計時儀器，它有具體的工作電壓，從打出的紙帶上可以直接獲得物體運動的時間及不同時刻的位置信息(2)電火花打點計時器和電磁打點計時器雖然所用電源電壓不同，但打點周期均為T0.02 s.1(多選)關于打點計時器的使用，下列說法正確的是()A先接通電源，后釋放紙帶B電火花打點計時器使用的是220 V交流電源C使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越長D先釋放紙帶或先接通電源都可以AB為了增加紙帶的使用率，應先接通電源，后釋放紙帶，A正確，D錯誤；電火花打點計時器使用的是220 V交流電源，故B正確；因為T，所以使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越短，C錯誤數(shù)字計時器使用數(shù)字計時器應該注意的問題(1)實驗前應先調(diào)整發(fā)光器件和光敏元件的相對位置，因為如果二者沒有對準，則不能計時(2)根據(jù)實驗要求正確選擇數(shù)字計時器的計時功能【例2】如圖所示用光電計時器研究物體的直線運動.1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門，讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00102 s、2.00102 s則：(1)能否由此確定滑塊由光電門1運動到光電門2的時間？(2)滑塊通過光電門1時和通過光電門2時相比較，通過哪個位置時更快一些？解析：(1)光電計時器顯示的擋光時間為滑塊各自通過光電門1、光電門2的時間，不能由此確定滑塊由光電門1運動到光電門2的時間(2)滑塊寬度一定，滑塊通過光電門時擋光時間越短，滑塊運動得越快答案：(1)不能(2)通過光電門2時更快些2關于數(shù)字計時器的說法正確的是()A數(shù)字計時器只能記錄物體通過一個光電門的時間B數(shù)字計時器能記錄物體通過一個光電門的位移C數(shù)字計時器能記錄物體先后兩次經(jīng)過光電門之間的時間D數(shù)字計時器不能記錄物體先后兩次經(jīng)過光電門之間的時間C數(shù)字計時器即可記錄物體通過一個光電門的時間，也可記錄物體先后兩次經(jīng)過光電門之間的時間，但不能記錄物體經(jīng)過一個光電門的位移，故選項C正確1(多選)對電磁打點計時器和電火花打點計時器的有關說法中，正確的是()A電磁打點計時器和電火花打點計時器都是使用交流電B兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣C電火花計時器在紙帶上打點是靠振針和復寫紙D電磁打點計時器在紙帶上打點是靠電火花和墨粉AB電磁打點計時器使用6 V的交流電，電火花打點計時器使用220 V的交流電，A對；兩種打點計時器的打點頻率都由交流電源的頻率決定，B對；電火花打點計時器在紙帶上打點是靠電火花和墨粉，C錯；電磁打點計時器在紙帶上打點是靠振針和復寫紙，D錯2打點計時器所用的電源是50 Hz的交流電，其相鄰點間的時間間隔是T，若紙帶上共打出N個點，這條紙帶上記錄的時間為t，則下列各式正確的是()AT0.1 s，tNTBT0.05 s，t(N1)TCT0.02 s，t(N1)TDT0.02 s，tNTC電源頻率f50 Hz，則相鄰點間的時間間隔T s0.02 s，紙帶上共打出N個點，則有(N1)個時間間隔，即t(N1)T，故C正確3下列選項中是打點計時器打出的四條紙帶，其中表示物體做勻速直線運動的是()B勻速直線運動中，相等位移所用的時間相等打點計時器打出的點與點之間的時間都相同，只要點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速直線運動4用鐵架臺將長木板傾斜支在水平桌面上，組成如圖甲所示裝置，研究木塊沿斜面下滑的速度變化所提供的儀器有長木板、木塊、打點計時器(含紙帶)、學生電源、米尺、鐵架臺及導線、開關等，圖乙是打點計時器打出的一條紙帶，紙帶旁還給出了最小刻度為1 mm的刻度尺，刻度尺的零刻度線與O點對齊，A、B、C