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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30页。PPT课件主要包含了02s，电火花，火花放电，n－1，开始计数，平均速度，用图象表示速度，时间t，速度v，接通电源等内容，欢迎下载使用。
1.作用及分类打点计时器是一种使用 (填“交流”或“直流”)电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔 打一次点,打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的 及在一段时间内的 ,供高中学生实验用的计时器有 打点计时器和 计时器两种.
一、打点计时器及其原理
2.电磁打点计时器(1)工作电压： 以下的 (填“交流”或“直流”)电源；(2)原理：接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下, 便振动起来,带动其上的 上下振动.这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点.
3.电火花计时器(1)工作电压： 交流电源；(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生 ,于是在运动的纸带上打出一行点迹.4.两种计时器误差比较 计时器使用中对纸带的运动阻力极小,因而系统误差较小.
二、练习使用打点计时器
1.实验步骤(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带.(2)把打点计时器的两个接线柱接到 电源上(电磁打点计时器接 V以下低压 电,电火花计时器接 V 电).(3)先接通电源开关,再用手水平拉动纸带,纸带上就打下一行小点,随后立即关闭电源.
(4)取下纸带,从能看得清的某个点开始,往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为 个,则纸带的运动时间Δt＝(_____)×0.02 s.(5)用刻度尺测量出从 的点到最后的点间的距离Δx.(6)利用公式v＝____计算出纸带在这段时间内的平均速度.
2.注意事项(1) 打点前,应使物体停在 (填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置. (2) 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)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.(4)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计数点到起始点O之间的距离).读数时应估读到 的下一位.
三、用打点计时器测量瞬时速度
1.原理纸带上某一位置的瞬时速度,可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示,即根据v＝____,当Δt或Δx较小时,用这个 代表纸带经过该位置的瞬时速度.如图1所示,E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表,即
2.数据处理(1)测量：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……,如图2所示,依次测出各点到O点的距离,再算出OA、AB、BC……的距离x1、x2、x3…….
(2)计算：若打点计时器打点的周期为T,则A、B、C、D……各点的瞬时速度分别为：vA＝ 、vB＝ 、vC＝ 、vD＝ …….(3)列表比较：把数据填入下表,根据数据判断纸带运动速度的变化情况.
3.注意(1)为了减小实验误差,A、B、C、D……不一定是连续计时点,比如可以每隔四个点选一个点(称为计数点),此时两个计数点间的时间间隔T＝ s.(2)计算计数点的瞬时速度时,Δx、Δt应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间,即v＝_______.
1.速度－时间图象(v－t图象)用横轴表示 ,纵轴表示 ,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,即得到物体运动的v－t图象.
2.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,但它 (填“是”或“不是”)物体运动的轨迹.例如,图3所示是某质点做直线运动的v－t图象.
由v－t图象可知在0～4 s内速度随时间不断增大,表示质点做 运动；在4～8 s内速度不随时间变化,表示质点做匀速运动；在8～10 s内速度随时间不断减小,表示质点做 运动.质点在t＝0时刻的速度为0.在5 s末的速度大小为15 m/s.
一、打点计时器的应用原理及操作
例1 (多选)使用打点计时器测量瞬时速度时应注意A.电火花计时器使用的电源是220 V的交流电源,电磁打点计时器使用的是直流6 V以下B.使用打点计时器时应先接通电源,再拉动纸带C.使用打点计时器拉动纸带时,拉动的方向应与两限位孔平行D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源
解析 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源,故A错；实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确；为了减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确；打点计时器不能长时间连续工作,故D正确.
二、瞬时速度的计算和速度图象的画法
例2 打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图4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.(结果保留两位小数)
解析 由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A、C间的距离为14 mm＝0.014 m.A、C间对应的时间为0.02×2 s＝0.04 s.A、D间的距离为25 mm＝0.025 m.A、D间对应的时间为0.02×3 s＝0.06 s
B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度.
(1) 在实验中,使用打点计时器时应先________再________(填“释放纸带”或“接通电源”).
例3 某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点.相邻计数点间的距离如图5所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s.(本题计算结果均保留3位有效数字)
解析 在实验中,使用打点计时器时应先接通电源,再释放纸带.
(2) 每两个计数点间还有___个点没有标出.
(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1 s测一次速度,计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表.
(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图6直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.
1.练习使用打点计时器时,接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动,这两项操作的先后顺序是A.先释放纸带,后接通电源B.先接通电源,后释放纸带C.释放纸带的同时接通电源D.先接通电源或先释放纸带都可以
解析 开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后释放纸带,如果先放开纸带,再接通打点计时器的电源,会导致物体运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带,可以使打点稳定,提高纸带利用率,可以使纸带上打满点,A、C、D错误,B正确.
2.你左手拿一块表,右手拿一支笔,当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带,使纸带在你的笔下向前移动时,每隔1 s用笔在纸带上点下一个点,这就做成了一台“打点计时器”.如果在纸带上点下了10个点,则在打下的这些点的过程中,纸带的运动时间是A.1 s B.9 s C.10 s D.11 s
解析 每隔1 s用笔在纸带上点下一个点,如果在纸带上点下了10个点,也就有9个时间间隔,所以纸带的运动时间是9 s.故选B.
3.如图7所示是一条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.
(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.
(2)在坐标纸中画出质点的速度—时间图象.
1.作用及分类打点计时器是一种使用 (填“交流”或“直流”)电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔 打一次点,打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的 及在一段时间内的 ,供高中学生实验用的计时器有 打点计时器和 计时器两种.
一、打点计时器及其原理
2.电磁打点计时器(1)工作电压： 以下的 (填“交流”或“直流”)电源；(2)原理：接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下, 便振动起来,带动其上的 上下振动.这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点.
3.电火花计时器(1)工作电压： 交流电源；(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生 ,于是在运动的纸带上打出一行点迹.4.两种计时器误差比较 计时器使用中对纸带的运动阻力极小,因而系统误差较小.
二、练习使用打点计时器
1.实验步骤(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带.(2)把打点计时器的两个接线柱接到 电源上(电磁打点计时器接 V以下低压 电,电火花计时器接 V 电).(3)先接通电源开关,再用手水平拉动纸带,纸带上就打下一行小点,随后立即关闭电源.
(4)取下纸带,从能看得清的某个点开始,往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为 个,则纸带的运动时间Δt＝(_____)×0.02 s.(5)用刻度尺测量出从 的点到最后的点间的距离Δx.(6)利用公式v＝____计算出纸带在这段时间内的平均速度.
2.注意事项(1) 打点前,应使物体停在 (填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置. (2) 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)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.(4)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计数点到起始点O之间的距离).读数时应估读到 的下一位.
三、用打点计时器测量瞬时速度
1.原理纸带上某一位置的瞬时速度,可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示,即根据v＝____,当Δt或Δx较小时,用这个 代表纸带经过该位置的瞬时速度.如图1所示,E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表,即
2.数据处理(1)测量：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……,如图2所示,依次测出各点到O点的距离,再算出OA、AB、BC……的距离x1、x2、x3…….
(2)计算：若打点计时器打点的周期为T,则A、B、C、D……各点的瞬时速度分别为：vA＝ 、vB＝ 、vC＝ 、vD＝ …….(3)列表比较：把数据填入下表,根据数据判断纸带运动速度的变化情况.
3.注意(1)为了减小实验误差,A、B、C、D……不一定是连续计时点,比如可以每隔四个点选一个点(称为计数点),此时两个计数点间的时间间隔T＝ s.(2)计算计数点的瞬时速度时,Δx、Δt应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间,即v＝_______.
1.速度－时间图象(v－t图象)用横轴表示 ,纵轴表示 ,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,即得到物体运动的v－t图象.
2.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,但它 (填“是”或“不是”)物体运动的轨迹.例如,图3所示是某质点做直线运动的v－t图象.
由v－t图象可知在0～4 s内速度随时间不断增大,表示质点做 运动；在4～8 s内速度不随时间变化,表示质点做匀速运动；在8～10 s内速度随时间不断减小,表示质点做 运动.质点在t＝0时刻的速度为0.在5 s末的速度大小为15 m/s.
一、打点计时器的应用原理及操作
例1 (多选)使用打点计时器测量瞬时速度时应注意A.电火花计时器使用的电源是220 V的交流电源,电磁打点计时器使用的是直流6 V以下B.使用打点计时器时应先接通电源,再拉动纸带C.使用打点计时器拉动纸带时,拉动的方向应与两限位孔平行D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源
解析 电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源,故A错；实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确；为了减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确；打点计时器不能长时间连续工作,故D正确.
二、瞬时速度的计算和速度图象的画法
例2 打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图4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.(结果保留两位小数)
解析 由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A、C间的距离为14 mm＝0.014 m.A、C间对应的时间为0.02×2 s＝0.04 s.A、D间的距离为25 mm＝0.025 m.A、D间对应的时间为0.02×3 s＝0.06 s
B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度.
(1) 在实验中,使用打点计时器时应先________再________(填“释放纸带”或“接通电源”).
例3 某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点.相邻计数点间的距离如图5所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s.(本题计算结果均保留3位有效数字)
解析 在实验中,使用打点计时器时应先接通电源,再释放纸带.
(2) 每两个计数点间还有___个点没有标出.
(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1 s测一次速度,计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表.
(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图6直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.
1.练习使用打点计时器时,接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动,这两项操作的先后顺序是A.先释放纸带,后接通电源B.先接通电源,后释放纸带C.释放纸带的同时接通电源D.先接通电源或先释放纸带都可以
解析 开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后释放纸带,如果先放开纸带,再接通打点计时器的电源,会导致物体运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带,可以使打点稳定,提高纸带利用率,可以使纸带上打满点,A、C、D错误,B正确.
2.你左手拿一块表,右手拿一支笔,当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带,使纸带在你的笔下向前移动时,每隔1 s用笔在纸带上点下一个点,这就做成了一台“打点计时器”.如果在纸带上点下了10个点,则在打下的这些点的过程中,纸带的运动时间是A.1 s B.9 s C.10 s D.11 s
解析 每隔1 s用笔在纸带上点下一个点,如果在纸带上点下了10个点,也就有9个时间间隔,所以纸带的运动时间是9 s.故选B.
3.如图7所示是一条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.
(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.
(2)在坐标纸中画出质点的速度—时间图象.
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