2022-2023學(xué)年新教材高中物理第一章描述運(yùn)動(dòng)的基本概念4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(chē)的速度課件教科版必修第一冊(cè)

1、4.實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(chē)的速度實(shí)驗(yàn)必備自主學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力合作探究隨堂演練自主檢測(cè)課 標(biāo) 要 求思 維 導(dǎo) 圖1.經(jīng)歷使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的過(guò)程，能正確、熟練地使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的平均速度，理解用平均速度表示瞬時(shí)速度所采用的思想方法，會(huì)用這種方法計(jì)算瞬時(shí)速度3能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v t圖像，并會(huì)根據(jù)畫(huà)出的圖像描述物體的運(yùn)動(dòng)速度的變化特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)必備自主學(xué)習(xí)三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、學(xué)生電源(電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220 V交流電源)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、細(xì)繩、重物、刻度尺、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙等四、實(shí)驗(yàn)操作1安裝實(shí)驗(yàn)器材把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)

2、木板沒(méi)有滑輪的一邊，紙帶前端固定在小車(chē)后部，然后穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車(chē)前端的細(xì)繩穿過(guò)定滑輪垂下，如圖所示2使小車(chē)在木板上保持靜止，并靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開(kāi)關(guān)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定工作后，用手拉動(dòng)細(xì)繩，使小車(chē)沿木板做直線運(yùn)動(dòng)待小車(chē)運(yùn)動(dòng)約一半距離時(shí)，松開(kāi)手，使小車(chē)依靠慣性繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到左端紙帶上會(huì)留下一系列點(diǎn)跡導(dǎo)學(xué)1計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)的比較計(jì)時(shí)點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出來(lái)的點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)是從計(jì)時(shí)點(diǎn)中選出來(lái)的具有代表性的點(diǎn)，一般相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有若干個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)選擇點(diǎn)跡清晰的點(diǎn)開(kāi)始，通常每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1 s.導(dǎo)學(xué)2打點(diǎn)紙帶的數(shù)據(jù)如何測(cè)量誤差更小測(cè)量各段距離時(shí)，用長(zhǎng)尺

3、一次性完成較好，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，不要用短尺分段測(cè)量位置OABCDEx/mx/mt/sv/(ms1)(2)利用v t圖像分析物體的運(yùn)動(dòng)用橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái)，即得到v t圖像六、誤差分析1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期不穩(wěn)定2根據(jù)紙帶測(cè)出的位移存在偶然誤差拓展系統(tǒng)誤差和偶然誤差(1)系統(tǒng)誤差來(lái)源：實(shí)驗(yàn)原理不夠完善，實(shí)驗(yàn)儀器不夠精確，實(shí)驗(yàn)方法粗略特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)值的偏差總是偏大或偏小減小方法：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)原理，提高實(shí)驗(yàn)儀器的測(cè)量精確度，設(shè)計(jì)更精巧的實(shí)驗(yàn)方法(2)偶然誤差來(lái)源：偶然誤差是由于各種偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)儀器的影

4、響而產(chǎn)生的例如，用刻度尺多次測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)估讀值的差異，電源電壓的波動(dòng)引起測(cè)量值的微小變化等特點(diǎn)：多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，偶然誤差有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，且偏大和偏小的概率比較接近減小方法：多次測(cè)量取平均值可以減小偶然誤差關(guān)鍵能力合作探究探究點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作兩種計(jì)時(shí)器的比較比較項(xiàng)目電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相同點(diǎn)頻率50 Hz周期0.02 s作用記錄位置、時(shí)刻(或位移、時(shí)間)不同點(diǎn)工作電壓交流6 V交流220 V打點(diǎn)方式振針振動(dòng)電火花放電阻力來(lái)源振針與紙帶間的摩擦限位孔與紙帶間的摩擦紙帶本身的運(yùn)動(dòng)阻力大小較大較小【典例示范】題型1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及使用例1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理中重要的實(shí)驗(yàn)儀器，關(guān)于

5、圖中甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，請(qǐng)回答下面問(wèn)題(1)甲圖是_打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源采用的是_(2)乙圖是_打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源采用的是_(3)甲、乙兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz，則打點(diǎn)周期分別為_(kāi)s和_s電磁6 V的交流電源電火花220 V交流電源0.020.02題型2實(shí)驗(yàn)操作例2 (1)圖甲是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的示意圖電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，工作時(shí)使用_(選填“交流”或“直流”)電源，當(dāng)電源的頻率是50 Hz時(shí)，每隔_s打一次點(diǎn)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用時(shí)的基本步驟如下：A當(dāng)紙帶完全通過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，及時(shí)關(guān)閉電源B將電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源插頭插入相應(yīng)的電源插座C將紙帶從墨粉紙盤(pán)下面穿過(guò)電

6、火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.接通開(kāi)關(guān)，聽(tīng)到放電聲，立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)上述步驟正確的順序是_(按順序填寫(xiě)步驟字母)交流0.02CBDA解析：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源的頻率為50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)步驟要遵循先安裝器材后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原則，故正確的步驟順序是CBDA.(2)如圖乙所示的紙帶是某同學(xué)練習(xí)使用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)得到的，紙帶的左端先通過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，從點(diǎn)跡的分布情況可以斷定紙帶運(yùn)動(dòng)得_(選填“越來(lái)越快”或“越來(lái)越慢”).若所用電源的頻率為50 Hz，從打下A點(diǎn)到打下B點(diǎn)共14個(gè)點(diǎn)跡，歷時(shí)_s解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz時(shí)，每隔

7、0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，從左往右，紙帶上兩點(diǎn)之間的距離越來(lái)越大，說(shuō)明紙帶運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越快從打下A點(diǎn)到打下B點(diǎn)共14個(gè)點(diǎn)跡，從A到B共有13個(gè)時(shí)間間隔，所以所用時(shí)間t130.02 s0.26 s.越來(lái)越快0.26素養(yǎng)訓(xùn)練1用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測(cè)紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移下面是沒(méi)有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理步驟，將各步驟的字母代號(hào)順序?qū)懺诳瞻滋嶢將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在_電源上B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，并壓在復(fù)寫(xiě)紙下面C用刻度尺測(cè)量從計(jì)時(shí)開(kāi)始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離xD切斷電源，取下紙帶E先_后_，在紙帶上打下一系列小點(diǎn)

8、實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_交變(或6 V以下交變)接通電源拉動(dòng)紙帶BAEDC解析：將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在交流電源上先接通電源后拉動(dòng)紙帶，在紙帶上打下一系列小點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是BAEDC.素養(yǎng)訓(xùn)練2用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測(cè)紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移下面是沒(méi)有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理步驟，將各步驟的字母代號(hào)按順序?qū)懺诳瞻滋嶢在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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50 Hz的低壓_(填“交流”或“直流”)電源的兩個(gè)接線柱上；B把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過(guò)_(填“插孔”或“限位孔”)，并壓在_(填“白紙”

9、或“復(fù)寫(xiě)紙”)下面；C用刻度尺測(cè)量從計(jì)時(shí)開(kāi)始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離x；D切斷電源，取下紙帶，如果共有6個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間t_；E打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，再用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_交流限位孔復(fù)寫(xiě)紙0.10 sBAEDC解析：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源，因此要將導(dǎo)線接在低壓交流電源上；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，并壓在復(fù)寫(xiě)紙下面，這樣才能通過(guò)振針把點(diǎn)打在紙帶上；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02 s，若打n個(gè)點(diǎn)，則有(n1)個(gè)時(shí)間間隔，故這段紙帶記錄的時(shí)間t0.02(61) s0.10 s；實(shí)驗(yàn)步驟的順序一般要先安裝器材即首先進(jìn)行

10、B、A步驟，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)即進(jìn)行E步驟，實(shí)驗(yàn)結(jié)束要先關(guān)掉電源，即進(jìn)行D步驟，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即進(jìn)行C步驟，故實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是：BAEDC.探究點(diǎn)二紙帶的測(cè)量、分析與計(jì)算【典例示范】題型1利用紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況例3 (多選)關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，下列說(shuō)法正確的是()A點(diǎn)跡均勻，說(shuō)明紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)B點(diǎn)跡變稀，說(shuō)明紙帶做加速直線運(yùn)動(dòng)C點(diǎn)跡變密，說(shuō)明紙帶做加速直線運(yùn)動(dòng)D相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等答案：ABD解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的頻率是一定的，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等，如果紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)跡均勻；如果紙帶做加速直線運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)跡變??；如果紙帶做減速直線運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)跡變密故A、B、D說(shuō)法

11、正確，C說(shuō)法錯(cuò)誤題型2利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例4 某興趣小組的同學(xué)們?cè)谧觥坝么螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，讓重錘自由下落，打出的一條紙帶如圖所示，圖中直尺的單位為cm，點(diǎn)O為紙帶上記錄到的第一點(diǎn)，點(diǎn)A、B、C、D依次表示點(diǎn)O以后連續(xù)的各點(diǎn)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T0.02 s打一個(gè)點(diǎn)(1)請(qǐng)分別讀出DF、FH的長(zhǎng)度DF_mm，F(xiàn)H_mm；(2)求出E、G點(diǎn)的速度vE_ m/s，vG_m/s.(保留兩位小數(shù))35.552.00.891.30素養(yǎng)訓(xùn)練3在一次實(shí)驗(yàn)中，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度(所用交變電源的頻率為50 Hz)，得到如圖所示的紙帶圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，下

12、列表述正確的是()A實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開(kāi)紙帶再接通電源B實(shí)驗(yàn)中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器直接接在220 V的交變電源上C從紙帶上可求出計(jì)數(shù)點(diǎn)AC段對(duì)應(yīng)的平均速率D相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s答案：C素養(yǎng)訓(xùn)練4某實(shí)驗(yàn)中學(xué)的實(shí)驗(yàn)小組成員利用紙帶分析物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，從打出的若干條紙帶中選取一條比較清晰的紙帶，如圖所示，圖中的七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)中每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出已知該小組的同學(xué)使用的交變電源的頻率為50 Hz.用刻度尺測(cè)量出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離如圖所示請(qǐng)回答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)：(1)計(jì)數(shù)點(diǎn)0與計(jì)數(shù)點(diǎn)6之間的平均速度約為_(kāi) m/s；(2)打下計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)紙帶的速度約為_(kāi) m/s；(

13、3)如果該小組的同學(xué)所使用的交變電源的頻率小于50 Hz，而計(jì)算時(shí)仍按照50 Hz來(lái)進(jìn)行，則以上求解得到的結(jié)果應(yīng)_(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值0.6760.834大于隨堂演練自主檢測(cè)1在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)紙帶的速度”的實(shí)驗(yàn)中，若打點(diǎn)周期為0.02 s，下列說(shuō)法正確的是()A啟動(dòng)電源與拉動(dòng)紙帶可以同時(shí)進(jìn)行B先拉動(dòng)紙帶，后啟動(dòng)電源C電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交變電源D連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n1)0.02 s答案：D解析：使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，再拉動(dòng)紙帶，A、B錯(cuò)誤；電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220 V的交流電源，C錯(cuò)誤；每相鄰的兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)

14、間間隔為0.02 s，連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有(n1)個(gè)時(shí)間間隔，故時(shí)間間隔為(n1)0.02 s，D正確答案：D解析：時(shí)間間隔應(yīng)取得盡量小，這樣平均速度才能更接近瞬時(shí)速度注意CE段對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0.04 s.3如圖所示，是某位同學(xué)練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的紙帶，紙帶的左端與運(yùn)動(dòng)物體相連，從點(diǎn)跡的分布情況可以看出：紙帶_是勻速通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的，紙帶_是越走越快的，紙帶_先是越走越快后來(lái)是越走越慢的甲乙丙解析：紙帶甲相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離相等，所以是勻速通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的；紙帶乙從左到右相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離增大，所以是越走越快的；紙帶丙從左到右相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間距離先增大再減小，所以是先越走越快，后來(lái)又越走越慢的4如圖所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車(chē)瞬時(shí)速度時(shí)得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開(kāi)始按照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6，現(xiàn)在量得0、1間的距離x15.18 cm，1、2間的距離x24.40 cm，2、3間的距離x33.62 cm，3