高中物理 運動的描述（二）第4節(jié) 學(xué)案

1、運動的描述（二）第4節(jié)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解電磁打點計時器、電火花計時器的構(gòu)造及工作原理。2. 學(xué)會使用打點計時器。3. 掌握測瞬時速度的方法，會用打出的紙帶求瞬時速度。4. 理解速度隨時間變化的圖象的意義，掌握描點法畫圖象的方法，并能根據(jù)圖象分析物體的運動。知識點一 認(rèn)識打點計時器典例探究典例1 電磁打點計時器和電火花計時器的構(gòu)造如圖所示，以下說法正確的是() 圖甲 圖乙A. 圖甲是電磁打點計時器，圖乙是電火花計時器 B. 圖甲使用的電源是交流220 V，圖乙使用的電源是直流6 V以下 C. 電磁打點計時器和電火花計時器在實驗中的作用是相同的 D. 利用打點計時器可以直接測量計數(shù)點的瞬時速度

2、知識點一 認(rèn)識打點計時器自主學(xué)習(xí)1. 打點計時器的作用及分類 打點計時器是一種使用 _ 電源的計時儀器，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，它每隔_打一次點。打點計時器和紙帶配合，可以記錄物體運動的時間及在一段時間內(nèi)的_。這就為研究物體的運動提供了可能，供高中學(xué)生實驗用的打點計時器有電磁打點計時器和_計時器兩種。 2. 電磁打點計時器(1) 工作電壓： 以下的交流電源； (2) 原理：接通交流電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下， 便振動起來，帶動其上的 上下振動。這時，如果紙帶運動，振針就通過復(fù)寫紙在紙帶上留下一行小點。3. 電火花計時器(1) 工作電壓： V交流電源； (2) 原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖

3、輸出開關(guān)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行點跡。 4. 兩種計時器誤差比較 計時器使用中對紙帶運動阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小。知識點二 練習(xí)使用打點計時器自主學(xué)習(xí)1. 把打點計時器固定在桌子上并穿好紙帶。 2. 把打點計時器的兩個接線柱接到 電源上(電磁打點計時器接6 V以下低壓交流電，電火花計時器接220 V交流電)。 典例2 (多選) 當(dāng)紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點跡，下列關(guān)于紙帶上點跡的說法中正確的是() A. 點跡記錄了物體運動的時間 B. 點跡記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移 C. 紙帶上點跡的

4、分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀 D. 紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況典例3 你左手拿一塊表，右手拿一支筆，當(dāng)你的合作伙伴沿直線拉動一條紙帶，使紙帶在你的筆下向前移動時，每隔1 s用筆在紙帶上點下一個點，這就做成了一臺“打點計時器”.如果在紙帶上點下了10個點，則在打下的這些點的過程中，紙帶的運動時間是( ) A. 1 s B. 9 s C. 10 s D. 11 s 知識點二 練習(xí)使用打點計時器典例探究典例1 練習(xí)使用打點計時器時，接通電源與釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動，這兩項操作的先后順序是() A. 先釋放紙帶，后接通電源B. 先接通電源，后釋放紙帶C. 釋放紙帶的同時接通電

5、源D. 先接通電源或先釋放紙帶都可以 典例2 用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移.下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號寫在空白處。 A. 在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓_(填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上。B. 把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過_，并壓在_下面。C. 用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離x。D. 切斷電源，取下紙帶，如果共有n個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間t_。 E.接通電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系

6、列小點. F.利用公式v 計算紙帶運動的平均速度。實驗步驟的合理順序是_。 典例3 關(guān)于打點計時器打出的紙帶，下列敘述中正確的是()A點跡均勻，說明紙帶做勻速運動B點跡變稀，說明紙帶做加速運動C點跡變密，說明紙帶做加速運動D相鄰兩點間的時間間隔相等典例4 使用打點計時器時應(yīng)注意() A. 無論使用電磁打點計時器還是電火花計時器，都應(yīng)該把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙壓在紙 3. 先接通電源開關(guān)，再用手水平拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關(guān)閉電源。4. 取下紙帶，從能夠看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n1個，則紙帶的運動時間t 。 5. 用

7、刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后一個計數(shù)點間的距離x。 6. 利用公式v 計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度。名師點睛使用打點計時器的注意事項 1如果在紙帶上數(shù)出了n個點，那么，它們的間隔數(shù)是(n1)個，它們的時間間隔為(n1)×0.02 s。2使用打點計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶。3. 打點前應(yīng)使物體停在靠近打點計時器的位置。4. 打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。 5. 使用電火花計時器時，應(yīng)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(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。6. 為了減小實驗誤差，計數(shù)點要每隔

8、T0.1 s選一個，即每隔四個點取一個計數(shù)點，而計算計數(shù)點的瞬時速度時，x、t應(yīng)取此計數(shù)點前、后兩個點之間的位移和時間。即v。7打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。8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(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始點O之間的距離)，讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。知識點三 用打點計時器測量瞬時速度自主學(xué)習(xí)1實驗器材 電磁打點計時器(或電火花計時器)、學(xué)生電源(電火花計時器使用220V交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙。2實驗步驟 (1) 把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過_，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在_。(2

9、) 把電磁打點計時器的兩個接線柱接到_電源上。(3) 接通電源開關(guān)，用手_拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點。(4) 取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n帶的上面 B. 使用打點計時器時應(yīng)先接通電源，再拉動紙帶 C. 使用打點計時器拉動紙帶時，拉動的方向應(yīng)與限位孔平行 D. 打點計時器只能連續(xù)工作較短時間，打點之后要立即關(guān)閉電源 知識點三 用打點計時器測量瞬時速度典例探究典例1 打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測量的情況如圖所示，紙帶上A、C間對應(yīng)的時間為_s，紙帶在A、C間的平均速度為_m/s.

10、在A、D間的平均速度為_m/s。二者之間，B點的瞬時速度更接近于_m/s。典例2 如圖是一位同學(xué)利用電磁打點計時器打出的一條紙帶，相鄰點的時間間隔為0.02 s，紙帶旁邊是一把最小刻度為1 mm的直尺，試計算拖著紙帶做直線運動的物體：(1) 在AC這段時間內(nèi)的平均速度；(2) 在B點的瞬時速度。個點的間隔數(shù)為n1個，則紙帶的運動時間t_。(5) 用_測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離x。(6) 利用公式v 計算出紙帶在這段時間內(nèi)的_。名師點睛用打點計時器測量瞬時速度(1) 選取一條點跡清晰便于分析的紙帶(2) 從能夠看清的某個點開始，每隔四個點取一個計數(shù)點，每兩個計數(shù)點間的時間間隔T5&#

11、215;0.02 s0.1 s在紙帶上用O、A、B、C、D標(biāo)出這些“計數(shù)點”，如圖所示。依次測出OA、AB、BC、CD之間的距離x1、x2、x3、x4.(3)A、B、C、D各點的瞬時速度分別為：vA、vB、vC、vD.知識點四 用v-t圖象表示速度自主學(xué)習(xí)1. 速度時間圖象(vt圖象) 用橫軸表示 ，縱軸表示 ，建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到物體運動的vt圖象。典例3 在用打點計時器(電源頻率為50 Hz)研究物體做初速度為零的直線運動的某次實驗中，紙帶的記錄如圖所示，圖中前幾個點模糊，因此從A點開始每5個點取一個計數(shù)點，試根據(jù)紙帶求解以

12、下問題： (1) 紙帶的哪一端與物體相連？ (2) 相鄰計數(shù)點間的時間間隔是多少？ (3) BD段對應(yīng)的平均速度是多大？ (4) 打C點時瞬時速度的大??？ 【學(xué)霸提醒】(1) 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(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離).讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。(2) 某點瞬時速度的測量：利用v，其中x為包含待測點的較近的一段距離。知識點四 用v-t圖象表示速度典例探究典例1 如圖所示為某物體的vt圖象，試說明該物體的運動情況。典例2 除打點計時器外，人們還用頻閃照相法來記錄物體運動的時間和位移.如圖5所示是采用每秒閃光10次的相機

13、拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的時間就是0.1 s，這樣便記錄了小球運動的時間，而小球運動的位移可以用尺子量出。根據(jù)小球的頻閃照片提供的信息在圖6中作出小球的vt圖象，并由圖象確定第一次曝光時小球的速度。典例3 如圖所示，是一條利用打點計時器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示求出各計數(shù)點的瞬時速度并畫出速度時間圖象。2. vt圖象的意義 vt圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，但它 (填“是”或“不是”)物體運動的軌跡。3. 如圖所示是某質(zhì)點做直線運動的vt圖象。 由vt圖象

14、可知在AB段速度隨時間不斷增大，表示質(zhì)點做 運動；在BC段速度不隨時間變化，表示質(zhì)點做勻速運動；在CD段速度隨時間不斷減小，表示質(zhì)點做 運動.質(zhì)點在t0時刻的速度為0.在5 s末的速度大小為15 m/s. 名師點睛1. 圖象法的優(yōu)點：圖象法是處理實驗數(shù)據(jù)的常用方法之一。運用圖象法處理數(shù)據(jù)有許多優(yōu)點，如可以使物理規(guī)律直觀易懂，可以減小偶然誤差，可以方便地獲得某些未經(jīng)測量或無法直接測量的物理數(shù)據(jù)等。2.常用作圖法（1）描點作圖（2）據(jù)函數(shù)關(guān)系式作圖3. 作圖步驟1）建系（2）描點（3）作圖答案與解析知識點一 認(rèn)識打點計時器自主學(xué)習(xí)1. 交流 0.02 s 位移 電火花 2.（1）6 V （2）振片

15、 振針 3. 220 4. 電火花 典例探究1.【答案】C2.【答案】ABD【解析】 打點計時器每隔一定的時間打下一個點，因而點跡記錄了物體運動的時間，也記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移；紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況，而不能反映物體的質(zhì)量和形狀。3.【答案】B【解析】 每隔1 s用筆在紙帶上點下一個點，如果在紙帶上點下了10個點，也就有9個時間間隔，所以紙帶的運動時間是9 s。故選B。 知識點二 練習(xí)使用打點計時器自主學(xué)習(xí)2. 交流 4. (n1) ×0.02 s典例探究1.【答案】B【解析】 開始記錄時，應(yīng)先給打點計時器通電打點，然后釋放紙帶，如果先放開紙帶

16、，再接通打點計時器的電源，會導(dǎo)致物體運動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實驗產(chǎn)生較大的誤差；同時先打點再釋放紙帶，可以使打點穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打滿點，A、C、D錯誤；B正確。 2.【答案】交流限位孔復(fù)寫紙(n1)×0.02 sBAEDCF【解析】打點計時器使用交流電；把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過限位孔，并壓在復(fù)寫紙下面；若打出n個點，則有(n1)個時間間隔，故這段紙帶記錄的時間t(n1)×0.02 s；實驗步驟的排列一般要按先安裝器材然后進行實驗的思路進行，故實驗步驟的合理順序是：B、A、E、D、C、F。3.【答案】ABD【解析】 打點計時器的

17、振針打點的頻率一定(50 Hz)，相鄰兩點間的時間間隔相等，如果紙帶勻速運動，點跡均勻；如果紙帶加速運動，點跡變稀；如果紙帶減速運動，點跡變密。4.【答案】BCD知識點三 用打點計時器測量瞬時速度自主學(xué)習(xí)2. 限位孔 紙帶上面 6V的低壓交流（3）水平 （4）(n1)×0.02s （5）刻度尺（6）平均速度典例探究1.【答案】【解析】由題意知，相鄰兩點間的時間間隔為0.02 s。 A、C間的距離為14.0 mm0.014 0 m。A、C間對應(yīng)的時間為×2 s0.04 s。 A、D間的距離為25.5 mm0.025 5 m。 由公式v得.vAC m/s0.35 m/s，vAD

18、 m/s0.43 m/s。B點的瞬時速度更接近于A、C間的平均速度。2.【答案】(1) 0.22 m/s(2) 0.22 m/s【解析】 (1)根據(jù)平均速度的定義，AC這段時間內(nèi)的平均速度就等于A到C的位移跟所用時間的比值位移的大小可以從刻度尺上直接讀出：x4.00 cm，A到C共10個點，9個時間間隔，所以A到C所用的時間t0.02 s×90.18 s，所以AC這段時間內(nèi)的平均速度0.22 m/s；(2) 根據(jù)公式vB 來計算B點的瞬時速度為了盡量精確地反映物體在B點的運動快慢，我們盡量在靠近B點的地方取得數(shù)據(jù)，例如取靠近B點的左右兩個點，左邊點在刻度尺上的讀數(shù)是1.77 cm，右

19、邊點在刻度尺上的讀數(shù)是2.65 cm，那么x2.65 cm1.77 cm0.88 cm，兩點間相隔的時間為t0.02 s×20.04 s，所以B點的瞬時速度vB0.22 m/s。3.【答案】（1）左端 （2）0.1 s （3）1.861 m/s （4）1.861 m/s知識點四 用v-t圖象表示速度自主學(xué)習(xí)1. 時間t 速度v 2. 不是 3. 加速 減速 典例探究1.【答案】【解析】 04 s物體做加速運動，末速度為12 m/s；46 s物體做減速運動，末速度為0；67 s物體做反向加速運動，末速度大小為4 m/s；2.【答案】vt圖象見解析圖0.40 m/s【解析】 可以求出第2

20、、3、4、5次曝光時小球的速度。v2 m/s0.80 m/s，v3 m/s1.15 m/s，v4 m/s1.70 m/s，v5 m/s2.05 m/s，小球的vt圖象為直線(如圖所示)，延長圖線可知第一次曝光時小球的速度v10.40 m/s. 3.【答案】見解析課堂小測1關(guān)于打點計時器的使用，下列說法正確的是()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電源的電壓越高，打點的時間間隔就越小2在下列四個圖象中，表示勻速直線運動的是()3.使用電火花計時器分析物體運動情況的實驗中：(1) 在如下基

21、本步驟中，正確的排列順序為_A把電火花計時器固定在桌子上B安放紙帶C松開紙帶讓物體帶著紙帶運動D接通220 V交流電源E按下脈沖輸出開關(guān)，進行打點(2) 在安放紙帶時，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在_上，還要檢查_是否夾在兩紙帶之間。4. 一同學(xué)在用打點計時器做實驗時，紙帶上打出的不是圓點，而是如圖所示的一些短線，這可能是因為( )A打點計時器錯接在直流電源上B電源電壓不穩(wěn)定C電源的頻率不穩(wěn)定D振針與復(fù)寫紙間的距離過小5. 如圖所示為某次實驗時打出的紙帶，打點計時器每隔0.02 s打一點，圖中O點為第一個計數(shù)點，A、B、C、D為相鄰的計數(shù)點，每相鄰計數(shù)點間還有一個點未畫出.根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，打A、D兩點時間內(nèi)紙帶的平均速度是 ，打B點時紙帶的瞬時速度是 ，你能算出打O、D兩點時間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？ 6. 在“用打點計時器測速度”的實驗中，打點計時器使用的交流電的頻率為50 Hz，記錄小車運動的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5的6個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零點跟“0”計數(shù)點對齊，由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離并填入表格中。距離d1d2d3測量值/cm計算小車通過計數(shù)點“2”的瞬時速度為v2_m/s.答案與解析1.【答案】C【解析