第四节 实验:用打点计时器测速度
【教学目标】
1.了解两种打点计时器的结构和工作原理,学会安装和使用。 2.理解根据纸带测量速度的原理,学会粗略测量瞬时速度。 3.理解速度—时间图象的意义,掌握描点法画图象的方法。 【重点难点】
重点:1.打点计时器的使用。
2.由纸带计算物体运动的瞬时速度。 3.画物体的速度—时间图象。 难点:1.对纸带数据的处理。
2.图象的画法及对图象理解。
【教学过程】 (一)打点计时器
电磁打点计时器原理:被交变磁场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动,振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。 电火花计时器原理:
电源电压 电源频率 特 点
(二)练习使用打点计时器 (步骤详见课本P22) 〖思考与讨论〗
注意:1.电源电压要符合要求:
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。
电磁打点计时器 4~6V的交流电 电火花计时器 220V的交流电 频率为50Hz,每隔0.02s打一个点 纸带运动时受到的阻力小,比电磁打点计时器实验误差小 3.应先接通电源,待打点稳定时再拉动纸带。 4.手拉纸带时,速度应快一些,以防止点迹太密集。 (三)用打点计时器测量瞬时速度
测量方法: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。 说明:理论上讲如果这两点离E点越接近(即Δt越短),这个平均速度越接近E点的瞬时速度,但是实际操作时距离太小会使测量误差增大,应该根据实际情况选取这两个点。
(四)用图像表示速度(直线运动)
为了更直观地反映物体的运动情况,我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。 1.v-t图象的画法
以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系,根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值,在坐标系中描点,最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。
思考:怎样画出速度—时间图象?为什么要用平滑的曲线“拟合”?
2.v-t图象的信息(在第二章总结) ⑴任一时刻速度的大小和方向 ⑵速度的变化情况及相应的时间 ……
例:(P26:问题与练习T3)
要求:根据v-t图象叙述物体的运动情况。
【典型例题】
典例1:一同学在使用打点计时器时,纸带上点不是圆点而是一些短线,这可能的原因是( D )
A.接在直流电源上 B.电源电压不稳 C.电源频率不稳 D.打点针压得过紧
典例2:电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是( AB )
A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度
典例3:在用打点计时器测定小车速度的实验中得到一条纸带,如图所示,从比较清楚的点开始,每五个打印点取一个计数点,分别表明0、1、2、3…,量的0与1两点间的距离s1=30mm,2与3两点间的距离为s3=48mm,则小车在0与1两点间的平均速度v1= 0.3 m/s,在2与3两点间的平均速度v3= 0.48 m/s,据此可判断小车做 加速 运动。
总结:注意每两个计数点间的时间间隔。
典例4:打点计时器的电源频率为50Hz时,振针每隔 0.02 s打一个点。现用打点计时器测定物体的速度,当实际的电源频率低于50Hz时,如果仍按50Hz来计算,则测得的速度值将比真实值偏 大 。
总结:根据公式分析哪些量的变化对结果带来怎样的影响。 【作业】
1.P26:问题与练习T1、T2。 2.预习下一节。
人教版高中物理必修一第四节实验用打点计时器测速度优质教案
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