高中物理人教版必修1-1.4.實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度(共33張)

1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度高中階段計(jì)時(shí)的儀器有四種：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、秒表、光電計(jì)時(shí)器、頻閃照片。（一）秒表：1、原理：秒表的計(jì)時(shí)原理與鐘表的計(jì)時(shí)原理完全相同，是通過指針均勻轉(zhuǎn)動(dòng)來計(jì)時(shí)的。如圖：一、四種計(jì)時(shí)儀器開始計(jì)時(shí)或停止計(jì)時(shí)的按鈕分針刻度盤秒針刻度盤指針復(fù)位按鈕秒針轉(zhuǎn)動(dòng)一周，用時(shí)30秒，每秒針分成10等份，最小刻度0.1秒，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)，秒針是一等份一等份的跳。分針轉(zhuǎn)動(dòng)一周，用時(shí)30分鐘，每分鐘針分成2等份，每等份30秒。秒針分針2、構(gòu)造3、操作：按一下A按鈕，秒表開始計(jì)時(shí)；再按一下A按鈕，秒表停止計(jì)時(shí)。按一下B按鈕，指針復(fù)位，兩均指針均回到零刻度。AB4、讀數(shù)：從分針刻度盤上讀出大于30秒的時(shí)間；從秒針刻度盤上讀出小于30秒的時(shí)間，精確到0.1秒。注：秒表不要估讀（二）光電計(jì)時(shí)器：1、原理：光電管與計(jì)時(shí)器的組合。如圖：裝置2、兩種計(jì)時(shí)方法：方法一：用兩個(gè)光電計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)。如下圖：小車上的遮光片通過光電管1時(shí)，開始計(jì)時(shí)，遮光片通過光電2時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為小車由光電管1位置運(yùn)動(dòng)到光電管2位置所用的時(shí)間。光電管2光電管1遮光片注：用于測小車經(jīng)過兩光電管的平均時(shí)速度方法二：用一個(gè)光電計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)。如圖：小車上的遮光片有一定的寬帶，遮光片的下邊緣經(jīng)過光電管時(shí)，開始計(jì)時(shí)，遮光片上邊緣通過光電時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為遮光片通過光電管所用的時(shí)間。光電管下邊緣上邊緣注：用于測小車經(jīng)過光電管的瞬時(shí)速度（三）頻閃照片1、原理：用照相機(jī)對運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行連續(xù)拍照，且照相機(jī)每隔相同的時(shí)間拍攝一次。根據(jù)照相機(jī)的閃頻可知相鄰兩次拍照的時(shí)間間隔，從而知道物體相鄰兩次拍照的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。再根據(jù)照片測出物體的位移，進(jìn)而可求物體的速度。如圖：目前高速攝像機(jī)每秒鐘最多能拍攝6億張照片。2、閃頻：頻閃照相機(jī)每秒鐘拍照的次數(shù)叫頻閃照相機(jī)的閃頻，又叫拍攝頻率。符號f。說明：⑴一般的照相機(jī)每次拍照時(shí)，快門從打開到關(guān)閉都需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間叫曝光時(shí)間。在曝光時(shí)間內(nèi)，如果被拍物體在運(yùn)動(dòng)的位移較大時(shí)，拍攝的照片就會(huì)模糊。⑵頻閃照相機(jī)每次拍攝時(shí)，曝光間極短，遠(yuǎn)小于相鄰兩次拍照的時(shí)間間隔。一般忽略曝光時(shí)間，認(rèn)瞬間完成拍攝；且認(rèn)為每次拍攝物體處在某個(gè)位置。3、照片與實(shí)物的縮、放比例：通常情況下，照片的大小與實(shí)物的大小不相同；人們把照片與實(shí)物的高度（或長度）之比叫做照片的縮放比例。如：照片與實(shí)物的比例時(shí)1:10，即物體的長度為照片的10倍。則物體的位移、速度均為照片的位移和速度的10倍。例題1：如圖所示，為高速攝影機(jī)拍攝到的子彈穿過蘋果瞬間的兩幅照片．已知子彈的長度約為5cm，該兩幅照片拍攝的時(shí)間間隔為4×10-4s，由此判斷子彈的飛行速度約為A．5×10m/sB．5×102m/sC．5×103m/sD．5×104m/s（四）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1、計(jì)時(shí)原理：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是通過均勻打點(diǎn)，根據(jù)打點(diǎn)的次數(shù)來記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。高中實(shí)驗(yàn)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，每隔0.02秒打一個(gè)點(diǎn)。如圖，為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列的點(diǎn)。根據(jù)每0.02秒打一個(gè)點(diǎn)可知：A到B的時(shí)間為0.04s；B到C的時(shí)間為0.06s；C到D的時(shí)間為0.08s。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)構(gòu)造：紙帶原理：＋－INＳFＳＮFI－＋特別強(qiáng)調(diào)：⑴電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一定要接交流電源，電壓4至6伏。⑵打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔等于所接交流電的周期。我國照明用的交流電的頻率是50Hz，周期為0.02s3、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器⑴結(jié)構(gòu)尖端放電處原理：火花放電在放電針與石墨紙盤之間進(jìn)行的，脈沖電流經(jīng)放電針，擊穿紙帶1，流到墨粉紙盤。放電時(shí)會(huì)在紙帶1上留下黑點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)：(1)必須用兩條紙帶夾住墨粉紙盤，通過紙帶的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)墨粉紙盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)工作電壓：交流220V兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比較：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，操作更簡單，點(diǎn)跡清楚，但紙帶運(yùn)動(dòng)過程中受到的振針阻力較大，且紙帶運(yùn)動(dòng)的速度越大，其所受的阻力也越大。而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器點(diǎn)跡有時(shí)不夠清楚，但紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力較小。二、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測物體的速度1、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器第一步：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上。第二步：取一條長約60cm的紙帶，將紙帶一端穿過限位孔，另一端平鋪在木板上。第三步：先接通電源，然后用手勻速的拉動(dòng)紙帶。第四步：待紙帶拉出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，立即關(guān)閉電源。第五步：觀察紙帶，從某個(gè)能看清的點(diǎn)開始，往后數(shù)n+1個(gè)點(diǎn)，并在第一個(gè)點(diǎn)旁邊表上“0”以后各點(diǎn)依次表上“1、2、3、……n”。如圖所示，這些點(diǎn)叫計(jì)數(shù)點(diǎn)。第六步：計(jì)算出第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到每個(gè)點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)所用的時(shí)間；并用毫米刻度尺測出每個(gè)點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。第七步：將數(shù)據(jù)填入表格中：計(jì)數(shù)點(diǎn)0

12345678運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(s)紙帶的位移(m)2、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測的速度：(1)實(shí)驗(yàn)裝置：把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在遠(yuǎn)離滑輪的長木板的一端，將紙帶固定在小車的尾部，在小車的前端用細(xì)線跨過定滑輪與鉤碼相連。并將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔，并拉動(dòng)紙帶使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端。(2)平均速度的測量：先通過紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)確定物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，再用毫米刻度尺測出兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，即為物體的位移。根據(jù)平均速度公式可計(jì)算各段時(shí)間內(nèi)的平均速度。如圖：△t

＝？△x

＝？(3)瞬時(shí)速度的測量：如果取一個(gè)很短的Δt時(shí)間，

該時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測出Δt時(shí)間內(nèi)的位移Δx，本實(shí)驗(yàn)在要求不很精確的情況下。V=Δx/Δt可粗略的代表該計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。如圖為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，如何較準(zhǔn)確測量某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度？例題3：如圖所示為某同學(xué)打下的一條紙帶，在紙帶下平行放置一把毫米刻度尺，請根據(jù)圖測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離和從0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間，并計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度。將各數(shù)據(jù)填入表格中。計(jì)數(shù)點(diǎn)0123456789時(shí)間s位移m速度m/s計(jì)數(shù)點(diǎn)0123456789時(shí)間s00.020.040.060.080.100.120.140.160.18位移m00.00400.00850.01350.01940.02700.03800.05200.06700.0845速度m/s0.210.240.270.340.470.630.730.81三、雷達(dá)、超聲波測速問題：測速原理：①測速儀每隔相同的時(shí)間發(fā)射一個(gè)脈沖，脈沖遇到運(yùn)動(dòng)的物體，原路返回，被測速儀接收。在測速儀的熒光屏?xí)@示出發(fā)射脈沖與接收到的脈沖(發(fā)射脈沖的幅度大于接收脈沖的幅度)，如圖所示。②根據(jù)熒光屏上的時(shí)間坐標(biāo)軸，可確定脈沖來回的時(shí)間，根據(jù)脈沖傳播的速度可求出被測物體反射脈沖時(shí)與測速儀間的距離。③由相鄰兩個(gè)脈沖反射時(shí)與測速儀的之差距離等于被測物體的位移。兩次脈沖反射的時(shí)間間隔等于被測物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。由此可求被測物體的速度。例題4：超聲波測速儀A固定，將其對準(zhǔn)勻速運(yùn)動(dòng)的汽車B，發(fā)射超聲波，如圖甲所示。測速儀每隔T0時(shí)間發(fā)射一個(gè)脈沖，A接收的反射脈沖滯后的時(shí)間如圖乙所示。其中1、2、3為A發(fā)射的脈沖，4、5、6為對應(yīng)的反射脈沖。其中T0、ΔT已知，超聲波在空氣中的傳播速度為v。根據(jù)所給信息，可判斷汽車B的速度方向和大小為：（）A例題5：如圖所示，某同學(xué)為了測定汽車運(yùn)動(dòng)的速度，將測速儀B固定在馬路正中央，測速儀B是一個(gè)能發(fā)射超聲波的小盒子，工作時(shí)B向正前方運(yùn)動(dòng)的汽車A發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖經(jīng)汽車A反射后又被B接收，從B第1次發(fā)射超聲波開始計(jì)時(shí)，超聲波脈沖向右傳播距離x1到達(dá)汽車A，在t1時(shí)刻接收到超聲波，在T時(shí)刻第2次發(fā)射超聲波脈沖，在t2時(shí)刻接收到超聲波．(1)求超聲波的速度v1.(2)若第2次超聲波脈沖向右傳播距離x2到達(dá)汽車A，則汽車的運(yùn)動(dòng)速度v2是多少？四、速度圖像1、圖像的定義：對做直線運(yùn)動(dòng)的物體，用縱軸表示某時(shí)刻物體的速度，用橫軸表示物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，畫出的物體的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的圖線，叫速度—時(shí)間圖像，又叫V—t圖像。如圖：2、速度圖像的意義：直觀表示物體的瞬時(shí)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。如圖所示：請根據(jù)圖像，描述物體的