物理：1.4《实验：用打点计时器测速度》精品学案(人教版必修1).doc

第PAGE\*MERGEFORMAT13页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT13页第4节实验：用打点计时器测速度研究物体的运动，就要知道物体运动的位移、时间等，但这样还不能完整地描述运动．生活中，我们还会提出这样的问题：物体在哪个位置运动的更快？如何描述物体在某一位置或某时刻运动的快慢呢？这就要知道物体在某位置的速度，即瞬时速度，为此，本节就要学习一种测量瞬时速度的方法．一、实验目的1．练习使用电磁打点计时器或电火花计时器．2．学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况．3．利用v－t图象分析实验数据，描述物体的运动．二、实验原理1．两种打点计时器当接通50Hz的交流电时，都是每隔0.02s打一次点．2．当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移，根据平均速度的定义式v＝eq\f(Δx,Δt)，当Δt很短时，可以认为eq\f(Δx,Δt)等于t时刻的瞬时速度．三、实验步骤1．把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，并检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间．2．把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上．3．接通开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就会打下一系列的点迹．4．取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，如果数出n个点，这些点划分出来的间隔数为(n－1)．由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为0.02(n－1)s.5．用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x，再利用公式eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)计算纸带通过这段位移时的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．6．在小纸带上标记连续7个计数点，分别标上记号A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺测量每相邻两个点间的距离，分别记为x1、x2、x3、x4、x5、x6，记录到表中．7．根据表中对纸带数据的测量结果，运用学过的知识判断：物体在这段时间内的运动是匀速直线运动还是变速直线运动？说出判断的理由．8．将B、C、D、E、F作为测量点，分别测量包含这些点的一段位移Δx，由于Δt很小，求出Δt内的平均速度，即等于各点的瞬时速度，记入表中．四、注意事项1．电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6V以下交流电源；电火花计时器使用220V交流电源．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材．3．使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带．4．手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集．5．复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰．6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．五、实验数据处理1．根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度．(1)在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小．(2)根据v＝eq\f(Δx,Δt)，求出任意两点间的平均速度，这里Δx可以用直尺测量出两点间的距离，Δt为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度．2．粗略计算瞬时速度某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示，如图1－4－2所示，vE≈eq\x\to(v)DG或vE≈eq\x\to(v)DF.图1－4－2说明：在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用v＝eq\f(Δx,Δt)公式来求解，但须注意的是，如果取离E点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点．六、利用v－t图象分析物体的运动1．v－t图象用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．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，即得到如图1－4－3所示的v－t图象．图1－4－3图1－4－42．v－t图象的意义v－t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹．3．匀速直线运动的v－t图象(1)匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线，如图1－4－4所示，直线a、b分别表示va＝4m/s，vb＝8m/s.1－4－5(2)从匀速直线运动的v－t图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式x＝vt，在v－t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图1－4－5中画斜线的部分．七、利用现代科技测速度的方法1．借助传感器用计算机测速度．详见课本．2．借助数字计时器和气垫导轨测速度．详见课本．这样测得的速度也不是瞬时速度，应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度．3