高一人教版物理必修一同步學案第1章《實驗：用打點計時器測速度》

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111 第01講： 實驗：用打點計時器測速度 輔導科目 物理 年級 新高一 授課教師 班型 授課時間 備課時間 教 學 目 標 1．了解打點計時器的計時原理，理解紙帶中包含的物體運動的信息(時間、位移); 2．會安裝并使用打點計時器，理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度; 3．明確速度一時間圖象的物理意義，描點法畫圖象的方法，并畫出該實驗中的速度一時間 圖象，能從圖象中獲取有用的信息． 重、 難 考 點 1． 學會使用打點計時器; 2． 能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度; 3．會用描點法描繪物體的速度一時間圖象，并從中獲取物理信息; 4. 處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力． 教學內(nèi)容 一、 兩種計時器的原理與區(qū)別： 電火花計時器 電磁打點計時器 二、實驗原理 1．兩種打點計時器當接通50 Hz的交流電時，都是每隔0.02 s打一次點． 2．當紙帶跟運動物體連在一起時，打點計時器打在紙帶上的點就相應地表示出物體在不同時刻的位置，線 段上各點之間的間隔就表示出運動物體在不同時間內(nèi)的位移，根據(jù)平均速度的定義式v＝，當Δt很短 時，可以認為等于t時刻的瞬時速度． 三、實驗步驟 l 數(shù)據(jù)處理 例1 、關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 例2 、是一位同學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． 例3 如圖1－4－9所示為某物體的v－t圖象，試說明該物體的運動情況． 1.通過打點計時器得到的一條紙帶上的點跡不均勻，下列判斷正確的是(　　) A．點跡密集的地方物體運動的速度較大 B．點跡密集的地方物體運動的速度較小 C．點跡不均勻說明物體做變速運動 D．點跡不均勻說明打點計時器有故障 2．在下列四個圖象中，表示勻速直線運動的是(　　) 3．根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以不利用公式計算就能直接得到的物理量是(　　) A．時間間隔 B．位移 C．速率 D．平均速度 4．接通電源與釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動，這兩項操作的時間順序是(　　) A．先接通電源，后釋放紙帶 B．先釋放紙帶，后接通電源 C．釋放紙帶的同時接通電源 D．先接通電源或先釋放紙帶都可以 5．下列說法中正確的是(　　) A．電磁打點計時器和電火花計時器的計時原理基本一樣 B．電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電壓一樣 C．電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電頻率是一樣的 D．電磁打點計時器和電火花計時器打點的時間間隔都是0.02 s 6． 打點計時器所用的電源是50 Hz的交流電，其相鄰點的時間間隔是T，若紙帶上共打出N個點，這紙帶上記 錄的時間為t，則下列各式正確的是(　　) A．T＝0.02 s，t＝NT B．T＝0.05 s，t＝(N－1)T C．T＝0.02 s，t＝(N－1)T D．T＝0.05 s，t＝NT 7． 某同學在練習使用打點計時器時，得到了如圖1－4－10所示的紙帶，從O點開始，每隔0.1 s取一個測量點． 測得OA＝3.20 cm，AB＝3.90 cm，BC＝5.86 cm，CD＝7.58 cm，DE＝9.72 cm. 則可判斷紙帶的運動是________． D段上的平均速度為________． C→D段上的平均速度為________． 8．練習使用電磁打點計時器的實驗步驟如下： A．把打點計時器固定在帶有定滑輪的長木板上，把復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，讓連接小車的紙帶穿過限位孔， 并壓在復寫紙下面 B．把打點計時器接在10 V以下的直流電源上 C．拉動紙帶后，再接通電源 D．取下紙帶，以紙帶上起始點為O，依次在每個點上標出1、2、3、…，用刻度尺分別量出兩點間的距離， 比較是否相等，判斷是什么性質(zhì)的運動 9. 一同學利用打點計時器打出的紙帶分析小車的運動速度時，從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶，如圖 所示．紙帶上有六個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，所用交流電的頻率為50 Hz，相鄰計數(shù) 點之間的距離已標在圖中，單位是厘米． (1)計算0～6點之間的平均速度； (2)打點計時器打第4個點時小車的瞬時速度接近多少？ 10.汽車沿平直公路行駛，小明坐在駕駛員旁邊注視速度計，并記下間隔相等的各時刻的速度值，如下表所示： t/s 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 v/(kmh－1) 20 30 40 50 50 50 50 35 20 5 0 根據(jù)小明的記錄內(nèi)容，試完成下列問題： (1)從表中數(shù)據(jù)得到汽車在各段時間內(nèi)的特點：在0～15 s內(nèi)，汽車的速度在變化，時間每經(jīng)過5 s速度增大 ________km/h；在15～30 s內(nèi)汽車速度不變，速度大小為________km/h；在30～45 s內(nèi)汽車速度在變化， 每5 s速度減小______km/h. (2)請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，畫出對應的v－t圖象． (3)如果認為在0～15 s內(nèi)速度變化是均勻的，你能在圖象中找出汽車在7.5 s時的速度值嗎？ 1. 打點計時器打出的紙帶(　　) A．能準確地求出某點的瞬時速度 B．只能粗略地求出某點的瞬時速度 C．能準確地求出某段時間內(nèi)的平均速度 D．可以任意地利用某段時間內(nèi)的平均速度代表某點的瞬時速度 2．當紙帶與運動物體連接時，打點計時器在紙帶上打出點痕，下列關于紙帶上的點痕的說法正確的是(　　) A．點痕記錄了物體運動的時間 B．點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移 C．點在紙帶上的分布情況，反映了物體的質(zhì)量和形狀 D．點在紙帶上的分布情況，反映了物體的運動情況 3．一物體做直線運動的圖象如圖所示，則該物體(　　) A．先做加速運動，后做減速運動，速度方向相同 B．先做加速運動，后做減速運動，速度方向相反 C．先做減速運動，后做加速運動，速度方向相同 D．先做減速運動，后做加速運動，速度方向相反 4．某物體的運動規(guī)律如圖所示，下列說法中正確的是(　　) A．物體在第1 s末運動方向發(fā)生變化 B．第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)的速度方向是相同的 C．物體在第2 s內(nèi)返回出發(fā)點，向反方向運動 D．在這7 s內(nèi)物體的位置始終不會為負值 5．如圖所示為甲、乙兩質(zhì)點的v－t圖象，對于甲、乙兩質(zhì)點的運動，下列說法中正確的是(　　) A．質(zhì)點甲向所選定的正方向運動，質(zhì)點乙與甲的運動方向相反 B．質(zhì)點甲、乙的速度相同 C．在相同的時間內(nèi)，質(zhì)點甲、乙的位移相同 D．質(zhì)點甲、乙之間的距離一定越來越大 6．在圖所示的v－t圖中，A、B兩質(zhì)點同時從同一點在一條直線上開始運動，運動規(guī)律用A、B兩圖線表示，下 述敘述正確的是(　　) A．t＝1 s時，B質(zhì)點運動方向發(fā)生改變 B．t＝2 s時，A、B兩質(zhì)點間距離一定等于2 m C．A、B同時從靜止出發(fā)，朝相反的方向運動 D．在t＝4 s時，A、B相遇 7．使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中，有如下基本步驟： A．把電火花計時器固定在桌子上 B．安裝好紙帶 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，進行打點 這些步驟正確的排列順序為________． 8． 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，用打點計時器在紙帶上打點以記錄小車的運動情況．在這一 實驗中，某同學操作以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有： (1)________________________________； (2)________________________________． A．拉住紙帶，將小車靠近打點計時器，放開紙帶，再接通電源． B．將打點計時器固定在平板上，并接好電路． C．把一條繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下面吊著適當重的鉤碼． D．取下紙帶． E．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔． 將以上步驟完善后按合理的順序填寫在下面橫線上． ________________________________________________________________________ 9． 用氣墊導軌和數(shù)字計時器能夠更精確地測量物體的瞬時速度．如圖1－4－7所示，滑塊在牽引力的作用下先 后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光條通過第一個光電門的時間為Δt1＝0.29 s，通過第二個光 電門的時間為Δt2＝0.11 s，已知遮光條的寬度為3.0 cm，試分別求出滑塊通過第一個光電門和第二個光電門時 的速度大?。? 10． 如圖所示，甲、乙兩圖象分別是某個運動質(zhì)點的x－t圖象和v－t圖象，試說明在兩圖象中的OA、AB、BC、 CD、DE各個階段表示質(zhì)點分別做什么運動？ 1. 在節(jié)假日期間，你可能到公園或游樂場玩過蹦床，如圖1－4－2所示，是一名同學某次從蹦床跳起后的v－t 圖象，已知t2＝2t1，結(jié)合你的體會和經(jīng)歷，分析下列問題： (1)他的速度大小是如何變化的？ (2)哪段時間是上升的，哪段時間是下降的？ (3)從圖象中可以看出，是選上升過程的速度方向為正方向，還是選下降過程的速度方向為正方向？ (4)他在t2時刻回到蹦床上了嗎？ 111