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2022-2023年高考物理一轮复习 实验：用打点计时器测速度 (2)课件
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这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 实验：用打点计时器测速度 (2)课件，共27页。PPT课件主要包含了图1－4－1，图1－4－2，图1－4－3，图1－4－4，图1－4－5，图1－4－6，图1－4－7等内容，欢迎下载使用。
二、实验原理(1)打点计时器的原理及使用：
三、实验器材 打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸. 四、实验过程 1．实验步骤 (1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面. (2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上.
(7)把纸带上能看得清的某个点作为起始点O,以后的点分别标上A、B、C、D……作为“计数点”,如图1－4－1所示,依次测出O到A、A到B、B到C……之间的距离x1、x2、x3…….
(2)利用v－t图像分析物体的运动 ①v－t图像. 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1－4－2所示的v－t图像. ②v－t图像的意义. v－t图像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.
五、注意事项 (1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象. (2)使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带. (3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集. (4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面.
(5)使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度. (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. (7)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.
六、误差分析 (1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差.为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度. (2)测量计数点间的位移x带来误差.减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离.
(3)计数点间的时间Δt搞错.几个计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0.02 s.而非Δt＝n×0.02 s. (4)作v－t图像不用坐标纸、尺子,坐标单位选定的不合理,作图粗糙带来误差.
七、它案设计(常用测速度的方法) 除用打点计时器测速度外,还可用以下的方法进行测量： 1．借助传感器用计算机测速度 如图1－4－3是一种运动传感器的原理图,这个系统由A、B两个小盒子组成.将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上,接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高.小车上A盒发射器对着接收器B,并处在同一直线上.将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入
2．利用光电门测瞬时速度 实验装置如图1－4－4所示,使一辆小车从一端垫高的木板上滑下,木板旁装有光电门,其中A管发出光线,B管接收光线.当固定在车上的遮光板通过光电门时,光线被阻挡,记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间.这段时间就是遮光板通过光电
3．利用频闪照相分析计算物体的速度 频闪照相法是一种利用照相技术,每间隔一定时间曝光,从而形成间隔相同时间的影像的方法.在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次,例如每隔0.1 s闪光一次,即每秒闪光10次.当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体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.
图1－4－5中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s,这样便记录了物体运动的时间.而物体运动的位移则可以用尺子量出.
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变电源的频率,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹.因此,运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.至于求平均速度和瞬时速度,两者都是一样的.
[例1] 电磁打点计时器是一种使用________电源的计时仪器,它的工作电压为________V以下,当电源频率为50 Hz时,每隔________s打一个点；使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过________,复写纸套在定位轴上,并要放在纸带的________面；打点时应先________,再让纸带运动.
[解析] 电磁打点计时器需要使用6 V以下的低压交流电源,它每隔一个周期打一个点,因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期；使用电磁打点计时器时,纸带应穿过两个限位孔,复写纸套在定位轴上,纸带要放在复写纸的下面；打点时应先接通电源,再让纸带运动. [答案] 交流 6 0.02 两个限位孔 上 接通电源
[例2] 打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量情况如图1－4－6所示,纸带在A、C间的平均速度为____ m/s,在A、D间的平均速度为____ m/s,B点的瞬时速度更接近于____ m/s.
[答案] 0.35 0.42 0.35
[例3] 如图1－4－7所示,是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示.求出各计数点的瞬时速度并画出速度－时间图像.
二、实验原理(1)打点计时器的原理及使用：
三、实验器材 打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸. 四、实验过程 1．实验步骤 (1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面. (2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上.
(7)把纸带上能看得清的某个点作为起始点O,以后的点分别标上A、B、C、D……作为“计数点”,如图1－4－1所示,依次测出O到A、A到B、B到C……之间的距离x1、x2、x3…….
(2)利用v－t图像分析物体的运动 ①v－t图像. 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1－4－2所示的v－t图像. ②v－t图像的意义. v－t图像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.
五、注意事项 (1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象. (2)使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带. (3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集. (4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面.
(5)使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度. (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. (7)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.
六、误差分析 (1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差.为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度. (2)测量计数点间的位移x带来误差.减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离.
(3)计数点间的时间Δt搞错.几个计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0.02 s.而非Δt＝n×0.02 s. (4)作v－t图像不用坐标纸、尺子,坐标单位选定的不合理,作图粗糙带来误差.
七、它案设计(常用测速度的方法) 除用打点计时器测速度外,还可用以下的方法进行测量： 1．借助传感器用计算机测速度 如图1－4－3是一种运动传感器的原理图,这个系统由A、B两个小盒子组成.将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上,接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高.小车上A盒发射器对着接收器B,并处在同一直线上.将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入
2．利用光电门测瞬时速度 实验装置如图1－4－4所示,使一辆小车从一端垫高的木板上滑下,木板旁装有光电门,其中A管发出光线,B管接收光线.当固定在车上的遮光板通过光电门时,光线被阻挡,记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间.这段时间就是遮光板通过光电
3．利用频闪照相分析计算物体的速度 频闪照相法是一种利用照相技术,每间隔一定时间曝光,从而形成间隔相同时间的影像的方法.在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次,例如每隔0.1 s闪光一次,即每秒闪光10次.当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体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.
图1－4－5中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s,这样便记录了物体运动的时间.而物体运动的位移则可以用尺子量出.
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变电源的频率,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹.因此,运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.至于求平均速度和瞬时速度,两者都是一样的.
[例1] 电磁打点计时器是一种使用________电源的计时仪器,它的工作电压为________V以下,当电源频率为50 Hz时,每隔________s打一个点；使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过________,复写纸套在定位轴上,并要放在纸带的________面；打点时应先________,再让纸带运动.
[解析] 电磁打点计时器需要使用6 V以下的低压交流电源,它每隔一个周期打一个点,因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期；使用电磁打点计时器时,纸带应穿过两个限位孔,复写纸套在定位轴上,纸带要放在复写纸的下面；打点时应先接通电源,再让纸带运动. [答案] 交流 6 0.02 两个限位孔 上 接通电源
[例2] 打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量情况如图1－4－6所示,纸带在A、C间的平均速度为____ m/s,在A、D间的平均速度为____ m/s,B点的瞬时速度更接近于____ m/s.
[答案] 0.35 0.42 0.35
[例3] 如图1－4－7所示,是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示.求出各计数点的瞬时速度并画出速度－时间图像.
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