资源简介

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第
节
4
科学测量：做直线运动物体的瞬时速度
高中物理 必修第一册
第2章
1.练习使用打点计时器。
2.能测量瞬时速度，并判断物体的运动情况。
3.描点法画图像。
学习目标
实验室中小车的运动是物理学中最简单的物体运动。我们如何测量小车各时刻的瞬时速度呢 可直接用直尺和秒表测量位移和时间，但误差较大，用什么方法可减小测量误差呢？
引入
一、运动时间和位移的记录
电磁打点计时器
电火花打点计时器
1.两种常见打点计时器
直流？
交流？
（1）电磁打点计时器
①原理
②构造
③工作电压：4-6V
（2）电火花打点计时器
①构造：如下图
②原理：脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电
③工作电压：220V
尖端放电
0.02s
打点计时器是一种计时仪器，并且能记录物体的相对位置。
使用的共同特点：必须使用交流电
我国民用交流电频率为50Hz，所以所打的两个点间的时间间隔为0.02s
1.实验目的
（1）测量小车的瞬时速度。
（2）判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。
（3）学习使用打点计时器。
2.实验器材
电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、低压交流电源(或220 V交流电源)、纸带、长木板(或者轨道)、U形夹、小车、毫米刻度尺。
二、测量小车的瞬时速度
讨论
(1)如何减小由于位移Δx的选取而带来的系统误差 (科学思维)
提示:可以选择以计数点为中心的较小位移来求平均速度。
(2)如何减小由于位移的测量而带来的偶然误差 (科学思维)
提示:①减小测量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0的距离,再分别计算出各计数点间的位移。
②减小坐标单位选取的误差,是应选取合适的坐标单位,利用坐标纸作图。
均匀分布在两侧
平均值
接通电源
释放小车
断开电源
计时
计数
0.02 s×5
0.1
例1 某同学在做“小车速度随时间变化规律”的实验,细线一端与小车相连,另一端绕过定滑轮悬挂钩码,通过打点计时器和纸带记录了小车的运动情况。
(1)实验中除了电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长直轨道、细线、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的有(填选项代号)__________。
A.220 V、50 Hz交流电源　B.电压可调的直流电源
C.4～6 V、50 Hz交流电源 D.刻度尺 E.秒表 F.天平
(2)实验过程中,下列操作正确的是__________(填选项代号)。
A.将接好纸带的小车停在靠近滑轮一端
B.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器一端
C.先释放小车,待小车有较大速度后再接通电源
D.先接通电源,待打点稳定后再释放小车
BD
CD
解析：(1)电磁打点计时器使用电压为不高于6 V、50 Hz 交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,由于打点计时器记录了小车运动时间,因此不需要秒表,不需要天平,故需要C、D。(2)实验操作时,将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再释放小车,故B、D正确,A、C错误。
例2 某同学在做“用打点计时器测速度”的实验时,得到一条点迹清晰的纸带如图所示,在纸带上依次选出7个计数点,分别标记为和,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,每相邻两计数点间时间间隔为T,打点计时器所用电源的频率是50 Hz。
(1)测得C、D两点间距=2.70 cm,DE两点间距2.90 cm,则根据数据计算:打D点时纸带的速度______(用表示),速度值m/s(保留三位有效数字)。
(2)该同学分别计算出其他点对应的速度:请根据以上数据在如图所示的坐标纸上作出小车运动的图像。
0.280
【解析】(1)匀变速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故在D点的速度大小为因为每相邻两计数点间还有4个点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s,故vD=0.280 m/s;
(2)如图所示。
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