人教版高中物理必修一用打点计时器测速度教案.docx
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人教版高中物理必修一用打点计时器测速度教案
基础夯实
1.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,我们可以从纸带上无需测量直接得到的物理量是( )
A.时间间隔 B.位移
C.平均速度D.瞬时速度
答案:
A
解析:
时间间隔可以通过数纸带上所打点的个数得出,故A正确。
位移需通过测量纸带上所打点间的距离得出,故B错误。
而平均速度和瞬时速度都是依据实验测量数据通过计算得出的,C、D错误。
2.(杭州高级中学11~12学年高一上学期期中)如图是用频闪法(闪光频率一定)拍得的三幅体育摄影作品,请根据运动学知识判断下列说法中正确的是( )
A.第一幅图是车减速阶段拍摄的
B.第二幅图是车减速阶段拍摄的
C.第三幅图是车减速阶段拍摄的
D.三幅照片都是车匀速行驶时拍摄的
答案:
C
3.
某同学在用打点计时器做实验时,得到的纸带如图所示,请你判断一下这可能是因为( )
A.打点计时器错接在直流电源上
B.电源的电压不稳
C.电源的频率不稳
D.振针压得过紧
答案:
D
解析:
正常情况下,振针应该恰好敲打在限位板上,这样在纸上才能留下点。
当振针与复写纸的距离过大时,振针可能打不到复写纸,这时会出现有时有点,有时无点。
如果振针与复写纸的距离过小,振针就会有较长的时间与复写纸接触,这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段。
4.(青州市12~13高一上学期检测)如图所示,打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量情况如图所示,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
解析:
由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02s。
AC间的距离为14mm=0.014m,AD间的距离为25mm=0.025m。
由公式v=
得,
vAC=
m/s=0.35m/s,
vAD=
m/s=0.42m/s。
B点的瞬时速度更接近于0.35m/s。
5.像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a,b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。
乙图中MN是水平桌面。
Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出。
此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s。
用游标卡尺测量小滑块的宽度d。
读出滑块的宽度d=5.015cm。
求:
滑块通过光电门1的速度v1和滑块通过光电门2的速度v2。
答案:
1.003m/s;2.508m/s
解析:
v1=
=
m/s=1.003m/s
v2=
=
m/s=2.508m/s。
6.一个同学左手拿着一只秒表,右手拿着一只彩色画笔,当他的同伴牵动一条宽约5mm的长纸带,使纸带在他的笔下沿着直线向前移动,每隔1s他用彩色画笔在纸带上点一个点,如下图所示,连续点了6个点,量得每两个相邻点之间的距离x1=5.18cm,x2=4.40cm,x3=3.62cm,x4=2.78cm,x5=2.00cm。
(1)相邻两个点的时间间隔为多少秒?
(2)纸带在各段的平均速度多大?
(3)纸带在这段时间(连续点6个点)内的平均速度多大?
(4)用描点法作出纸带在这段时间(连续点6个点)内的x-t图象。
答案:
(1)1s
(2)0.0518m/s;0.0440m/s
0.0362m/s;0.0278m/s;0.0200m/s;(3)0.036m/s(4)略
解析:
本题考查的知识点比较多,相邻两个点的时间间隔可从题目中直接得出,每隔1s用彩笔点一个点儿,说明两个点的时间间隔为1s;平均速度的计算由v=
公式算出,但要注意计算哪段上的就是那段上的位移除以时间。
再在x-t图象上描出图线。
能力提升
1.(无锡市洛社中学11~12学年高一上学期期中)某人在医院做了一次心电图,结果如图所示。
如果心电图仪卷动纸带的速度为1.5m/min,图中方格纸每小格长1mm,则此人的心率为( )
A.80次/minB.70次/min
C.60次/minD.50次/min
答案:
C
2.(太原市11~12学年高一上学期期中)学校进行乒乓球比赛,某同学拍摄比赛照片,洗出后发现照片上的乒乓球不是圆形的,而是有了一段“尾巴”,经测量和计算,可知乒乓球连“尾巴”在内共长14.4cm。
已知乒乓球直径为4cm,照相机曝光时间是1/60s,可知乒乓球在这1/60s内发生的位移是________m,乒乓球飞过镜头时的速度为________m/s。
答案:
0.104 6.24
3.在“用打点计时器测速度”的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺,零点跟“0”计数点对齐,由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离并填入表格中。
距离
d1
d2
d3
测量值/cm
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2=______m/s。
答案:
0.21
距离
d1
d2
d3
测量值/cm
1.20
5.40
12.00
解析:
d1=1.20cm,d2=5.40cm,d3=12.00cm
每两个相邻计数点间的时间间隔T=0.10s,
v2=
=
cm/s=21.0cm/s=0.21m/s
4.某学生在用打点计时器做测定小车速度的实验时,其开始时的装配图如下图所示,其中有错误与不妥之处,请把它找出来。
解析:
电磁打点计时器必须接交流电,而图上所接为直流电源,显然是个错误;开始时,小车离定滑轮端太近,向前运动的余地太小,致使纸带上留下的计时点过少,给测量带来不便,产生较大误差。
5.如图为某次实验时打出的纸带,打点计时器每隔0.02s打一个点,图中O点为第一个点,A、B、C、D为每隔两个间隔选定的计数点。
根据图中标出的数据,打A、D点时间内纸带的平均速度有多大?
打B点时纸带的瞬时速度有多大?
计算的依据是什么?
你能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗?
为什么?
答案:
2.31m/s;2.13m/s;不能
解析:
根据平均速度和瞬时速度的定义式求解。
AD段的平均速度
AD=
=
cm/s=2.31m/s。
当时间间隔很短时,可以用平均速度代替瞬时速度,故B点的瞬时速度
vB=
=
cm/s=2.13m/s。
无法算出OD段的平均速度,因为不知道O、D间有多少个点,不知道OD段的时间间隔。
6.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。
其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s.
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F5个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入表中。
(要求保留三位有效数字)
vB
vC
vD
vE
vF
数值/(m·s-1)
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并在图中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
解析:
(1)据vn=
知
B点对应的速度
vB=
m/s=0.400m/s
C点对应的速度
vC=
m/s=0.479m/s
D点对应的速度
vD=
m/s=0.560m/s
E点对应的速度
vE=
m/s=0.640m/s
F点对应的速度
vF=
m/s=0.721m/s
如表所示
vB
vC
vD
vE
vF
数值/(m·s-1)
0.400
0.479
0.560
0.640
0.721
(2)将计算出的各点速度描在坐标纸上,并将各点用平滑的线连接起来,如图所示。