高中物理人教版必修1课件：第一章-运动的描述+第4节-实验用打点计时器测速度.ppt

1、第第4 4节实验节实验:用打点计时器测速度用打点计时器测速度科学探究实验科学探究实验解读实验基础解读实验基础感悟解题规律感悟解题规律解读实验基础解读实验基础萃取实验精华萃取实验精华一、数据处理一、数据处理1.1.计算瞬时速度计算瞬时速度打点计时器打点的周期为打点计时器打点的周期为T,T,若纸带记录的物体运动的信息若纸带记录的物体运动的信息,用两点间的用两点间的平均速度可以粗略表示其间某点的瞬时速度平均速度可以粗略表示其间某点的瞬时速度,则各点的瞬时速度分别是则各点的瞬时速度分别是 科学探究实验科学探究实验突破实验核心突破实验核心把计算所得的各点的速度填入下表中把计算所得的各点的速度填入下表中位

2、置位置A AB BC CD DE EF Fx/mx/mv/(mv/(ms s-1-1)2.v-t2.v-t图像的画法图像的画法根据测量的数据在坐标系中描点根据测量的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来然后用平滑的曲线把这些点连接起来.二、误差分析二、误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法系统系统误差误差利用平均速度来代替瞬时速度利用平均速度来代替瞬时速度用以计数点为中心的较小的用以计数点为中心的较小的xx来求平均速度来求平均速度三、注意事项三、注意事项1.1.使用计时器打点时使用计时器打点时,应先接通电源应先接通电源,待打点计时器打点稳定后待打点计时器打点稳定后,再拉动再拉动

3、纸带纸带.2.2.手拉纸带时速度应适当快一些手拉纸带时速度应适当快一些,以防点迹太密集以防点迹太密集.3.3.使用电火花计时器时使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方墨粉纸盘位于纸带上方,使用电磁打点计时器时使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面压在复写纸下面.4.4.使用电磁打点计时器时使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的应调整振针距复写纸的高度高度.5.5.对纸带进行测量时对纸带进行测量时,不要分段测量各段位移不要分段测量各段位移,要用长尺一次测量完毕要用长尺一次

4、测量完毕(可可先统一测量出各个测量点到起始测量点先统一测量出各个测量点到起始测量点O O之间的距离之间的距离).).9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2022-11-52022-11-5Saturday,November 05,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022-11-52022-11-52022-11-511/5/2022 1:31:59 PM11、一个好的教师，是一个懂得心理学和教育学的人。2022-11-52022-11-52022-11-5Nov-225-Nov-2212、要记住，你不仅是教课的教

5、师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2022-11-52022-11-52022-11-5Saturday,November 05,202213、He who seize the right moment,is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2022-11-52022-11-52022-11-52022-11-511/5/202214、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2022年11月5日星期六2022-11-52022-11-52022-11-515、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2022年11月2

6、022-11-52022-11-52022-11-511/5/202216、提出一个问题往往比解决一个更重要。因为解决问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要有创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。2022-11-52022-11-5November 5,202217、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2022-11-52022-11-52022-11-52022-11-52、Our destiny offers not only the cup of despair,but the chalice of opportunity.(Richard Nixo

7、n,American President)命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二二一年六月十七日2021年6月17日星期四3、Patience is bitter,but its fruit is sweet.Patience is bitter,but its fruit is sweet.(Jean Jacques Rousseau,French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.20214、All that you do,do with your

8、might;things done by halves are never done right.All that you do,do with your might;things done by halves are never done right.-R.H.Stoddard,American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:195、You have to believe in yourself.Thats the secret of success.You have to believe i

9、n yourself.Thats the secret of success.-Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday,June 17,2021June 21Thursday,June 17,20216/17/2021(教师参考教师参考)其他方案其他方案新方案一利用频闪照相分析计算物体的速度新方案一利用频闪照相分析计算物体的速度原理原理:频闪照相法每间隔一定时间曝光一次频闪照相法每间隔一定时间曝光一次,从而形成间隔相同时间的影像的方法从而形成间隔相同时间的影像的方法.器材器材:频闪灯、照相机、小球、斜面等频闪灯、照相机、小球、斜面等.方法方法:在频闪照

10、相中会用到频闪灯在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次它每隔相等时间闪光一次,例如每隔例如每隔0.1 s0.1 s闪光闪光一次一次,即每秒闪光即每秒闪光1010次次.当物体运动时当物体运动时,利用频闪灯照明利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置每隔相等时间所到达的位置.通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片.点评点评:与打点计时器记录的信息相比与打点计时器记录的信息相比,频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率源的频率,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出

11、的点迹而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹.因此因此,运运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息,又记录了物体运动的位移信息又记录了物体运动的位移信息.至于求平均速度和瞬时速度至于求平均速度和瞬时速度,两者都是一样的两者都是一样的.新方案二借助数字计时器和气垫导轨测速度新方案二借助数字计时器和气垫导轨测速度见教材见教材P P2424“科学漫步科学漫步”点评点评:这样测得的速度也不是瞬时速度这样测得的速度也不是瞬时速度,而是遮光条在遮光这段时间内而是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度滑块的平均速度.类型一类型一感悟解题规律感悟解题规

12、律培养科学思维培养科学思维 实验原理和实验操作实验原理和实验操作【例例1 1】(2017(2017唐山质检唐山质检)关于关于“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验的实验:(1)(1)实验中实验中,除电磁打点计时器除电磁打点计时器(含纸带、复写纸含纸带、复写纸)、小车、一端带定滑轮的、小车、一端带定滑轮的长木板、导线及开关外长木板、导线及开关外,在下面的仪器和器材中在下面的仪器和器材中,必须使用的有必须使用的有.(填选项代号填选项代号)A.A.电压合适的电压合适的50 Hz50 Hz交流电源交流电源B.B.电压可调的直流电源电压可调的直流电源C.C.刻度尺刻度尺D.D.秒表秒表E.E.天

13、平天平核心点拨核心点拨 (1)(1)电磁打点计时器使用低压交流电源电磁打点计时器使用低压交流电源.解析解析:(1)(1)实验中必须使用的有合适的实验中必须使用的有合适的50 Hz50 Hz的低压交流电源的低压交流电源,计算速度计算速度时需要测量各点间的距离时需要测量各点间的距离,因此还必须有刻度尺因此还必须有刻度尺,故应选故应选AC.AC.答案答案:(1)AC(1)AC(2)(2)对于减小实验误差来说对于减小实验误差来说,下列采取方法中正确的有下列采取方法中正确的有.A.A.选取合适的选取合适的n n个点为计数点个点为计数点B.B.使小车运动的尽量慢些使小车运动的尽量慢些C.C.舍去纸带上密集

14、的点舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D.D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验E.E.实验时尽量让小车远离打点计时器实验时尽量让小车远离打点计时器,释放小车后再接通电源释放小车后再接通电源核心点拨核心点拨(2)(2)可以从实验操作、纸带的选择与数据处理方面减小实验误差可以从实验操作、纸带的选择与数据处理方面减小实验误差.解析解析:(2)(2)选取合适的选取合适的n n个点为计数点个点为计数点,有利于测量长度有利于测量长度,又使平均速度与瞬时速度更又使

15、平均速度与瞬时速度更接近接近,以减小误差以减小误差,选项选项A A正确正确;使小车运动尽量慢些使小车运动尽量慢些,打出的点较密打出的点较密,为减小测量误为减小测量误差差,则所取则所取n n会较大会较大,计算出的结果误差会较大计算出的结果误差会较大,选项选项B B错误错误;舍去纸带上密集的点舍去纸带上密集的点,只只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算,这样可减小误差这样可减小误差,选项选项C C正确正确;选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验可使得小车运动比较平稳选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验可使得小车运动比较平

16、稳,各点的瞬时速度与实际更接近各点的瞬时速度与实际更接近,可减小误差可减小误差,选项选项D D正确正确;若小车远离打点计时器若小车远离打点计时器,且且先释放小车后打开电源先释放小车后打开电源,会造成点密而少会造成点密而少,给测量、计算造成较大误差给测量、计算造成较大误差,选项选项E E错误错误.答案答案:(2)ACD(2)ACD误区警示误区警示 使用打点计时器注意的问题使用打点计时器注意的问题(1)(1)电磁打点计时器需要电磁打点计时器需要4 46 V6 V低压交流电源低压交流电源,电火花计时器需用电火花计时器需用220 V220 V交流电源交流电源.(2)(2)使用打点计时器时要注意先接通电

17、源使用打点计时器时要注意先接通电源,打点稳定后再释放纸带打点稳定后再释放纸带.(3)(3)选择纸带时要注意选择纸带时要注意“点迹清晰点迹清晰,间隔适度间隔适度”.类型二类型二 利用纸带计算平均速度和瞬时速度利用纸带计算平均速度和瞬时速度【例例2 2】(2017(2017三明高一检测三明高一检测)(1)(1)使用电火花计时器测定小车运动情况的实验使用电火花计时器测定小车运动情况的实验中中,有如下基本步骤有如下基本步骤:A.A.把电火花计时器固定在长木板上没有滑轮的一端把电火花计时器固定在长木板上没有滑轮的一端B.B.把纸带固定在小车上并穿过打点计时器限位孔把纸带固定在小车上并穿过打点计时器限位孔

18、C.C.使小车靠近打点计时器使小车靠近打点计时器,然后松开纸带让小车带着纸带运动然后松开纸带让小车带着纸带运动D.D.接通接通220 V220 V交流电源交流电源E.E.按下脉冲输出开关按下脉冲输出开关,进行打点进行打点F.F.把长木板固定在桌面上把长木板固定在桌面上,使带滑轮的一端伸出桌外使带滑轮的一端伸出桌外,小车放在木板上小车放在木板上G.G.关闭电源关闭电源,取下纸带取下纸带这些步骤正确的排列顺序为这些步骤正确的排列顺序为.(2)(2)如图所示如图所示,用毫米刻度尺测量得用毫米刻度尺测量得AB=4.56 cm,AC=12.16 cm,AD=22.52 cm,AE=AB=4.56 cm,

19、AC=12.16 cm,AD=22.52 cm,AE=36.06 cm,36.06 cm,为使计算出的为使计算出的C C点时小车速度误差尽可能小点时小车速度误差尽可能小,则则v vC C=m/s;m/s;小车小车在在AEAE段的平均速度为段的平均速度为m/s.(m/s.(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)答案答案:(1)FABDECG(1)FABDECG(2)4.49(2)4.494.514.51解析解析:(1)(1)排列顺序时应注意排列顺序时应注意:应在安装电火花计时器后安装纸带应在安装电火花计时器后安装纸带.应先接应先接通电源通电源,后释放纸带后释放纸带.获得纸带后立即关闭电源获得

20、纸带后立即关闭电源,由此可知由此可知,实验步骤的正确实验步骤的正确排序为排序为FABDECG.FABDECG.规律方法规律方法 瞬时速度的求解瞬时速度的求解xt平均速度可由平均速度可由v=v=求出求出,求瞬时速度时求瞬时速度时,应当取包含该点的尽可能短的时应当取包含该点的尽可能短的时间间隔间间隔,应用应用“极限极限”的思想求物体的瞬时速度的思想求物体的瞬时速度,由平均速度代替瞬时速度由平均速度代替瞬时速度.类型三类型三 利用利用v-tv-t图像分析运动规律图像分析运动规律【例例3 3】某同学在某同学在“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验中的实验中,用打点计时器记用打点计时器记录了被小

21、车拖动的纸带的运动情况录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出在纸带上确定出A,B,C,D,E,F,GA,B,C,D,E,F,G共共7 7个计数点个计数点.相邻计数点间的距离如图相邻计数点间的距离如图(甲甲)所示所示,每两个相邻的计数点之间每两个相邻的计数点之间的时间间隔为的时间间隔为0.10 s.(0.10 s.(计算结果均保留计算结果均保留3 3位有效数字位有效数字)(1)(1)在实验中在实验中,使用打点计时器时应先使用打点计时器时应先再再(选填选填“释放释放纸带纸带”或或“接通电源接通电源”).).解析解析:(1)(1)在实验中在实验中,使用打点计时器时应先接通电源使用打点计时器时

22、应先接通电源,再释放纸带再释放纸带.答案答案:(1)(1)接通电源释放纸带接通电源释放纸带 (2)(2)每两个计数点间还有每两个计数点间还有个点没有标出个点没有标出.答案答案:(2)4(2)4(3)(3)试根据纸带上各个计数点间的距离试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔每隔0.10 s0.10 s测一次速度测一次速度,计算出打下计算出打下B,C,DB,C,D三个点时小车的瞬时速度三个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表并将各个速度值填入下表.答案答案:(3)0.400(3)0.4000.4790.4790.560 0.560 v vB Bv vC Cv vD Dv vE Ev vF F数

23、值数值(m/s)(m/s)0.6400.6400.7210.721(4)(4)将将B,C,D,E,FB,C,D,E,F各个时刻的瞬时速度标在图各个时刻的瞬时速度标在图(乙乙)中直角坐标系中中直角坐标系中,并画出并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.答案答案:(4)(4)图见解析图见解析解析解析:(4)(4)将各时刻对应速度在将各时刻对应速度在v-tv-t坐标系中描点坐标系中描点,并过这些点作出图线并过这些点作出图线,如如图所示图所示.规律方法规律方法 作图像的规范要求作图像的规范要求(1)(1)明确坐标轴的意义并选取合适标度明确坐标轴的意义并选取合适标度,既要把数据标注在图像上既要把数据标注在图像上,又要匀又要匀称直观称直观.(2)(2)如果图像是直线如果图像是直线,要求尽可能多的点落在直线上要求尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均不在直线上的点应均匀分布在直线两侧匀分布在直线两侧;如果图线是曲线如果图线是曲线,要用平滑的曲线连接各点要用平滑的曲线连接各点.点击进入点击进入 课后巩固提升课后巩固提升