高中同步学案优化设计GAO ZHONG TONG BU XUE AN YOU HAU SHE JI实验:测量做直线运动物体的瞬时速度 (包括练习使用打点计时器)第一章2021


内容索引0102课前篇 自主预习课堂篇 探究学习


学习目标1.了解两种打点计时器的结构和工作原理,会正确使用打点计时器。(科学思维)2.理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。(科学思维)3.会用速度—时间图像表示速度,掌握描点作图的方法,会根据画出的图像描述物体速度的变化情况。(科学探究)4.掌握科学探究的一般过程。(科学探究)


思维导图


课前篇 自主预习


[必备知识]一、两种打点计时器 比较项电火花计时器电磁打点计时器结构图示  打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动电源频率为50 Hz时打点周期0.02 s0.02 s记录信息位移、时间


二、测量纸带的平均速度和瞬时速度1.下图是打点计时器打出的一条纸带,若Δx=5 cm,在D、G这两个点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是0.5 m/s。 2.上图中,可以用包含E点的DG间或DF间的平均速度来代表E点的瞬时速度,DF间的平均速度更接近E点的瞬时速度。


三、练习使用打点计时器1.实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复写纸片、低压交流电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交流电源,频率也为50 Hz)。2.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低压交流电源上。


(3)接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点。随后立即关闭电源。(4)取下纸带,从能看得清的某个点开始(起始点),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n-1个,则纸带的运动时间Δt=(n-1)×0.02 s。(5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点间的距离Δx。(6)利用公式v= 计算出纸带在这段时间内的平均速度。(7)用刻度尺测量包含某点在内的两点间的距离,计算出平均速度,用来替代该点的瞬时速度。


3.实验注意事项(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)使用打点计时器打点时,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。


调整针距复写纸的高度。振(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,不要分段测量各的位段移,正确的做法是一次测量
完毕(可先统一测量出各之测量点到起始测量个O点间的距离)。读数时应
估读到毫米的下一位。
(5)使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应


、用图像表示速度1.速度—时间图像:物体的速度随时间变化的过程可以用速度—时间图像描述。2.画图像:以速度v为
纵为,时间轴t横轴建立坐在系,标坐标系中,根据时刻
与瞬时速度对应的坐标值描点。用一条平曲滑线来描出这些点,如果有些点
难以落在曲使它线上,应该们大致均匀地分布在曲线两,得到侧v-t图像。
四


我检测]1.正
误辨析(1)两种打点计时器使用的电源
都(是220 V的交流电源。　　)解
器使用 电火花计时器使用220 V交流电源,电磁打点计时析约为8 V交流电源。答
案 ×(2)使用50 Hz的交流电源,两种打点计时器的打点时间间隔
都s0.02 是。(　　)解
析 打点计时器使用50 Hz的交流电源,打点时间间隔为0.02 s。答
案 √
[自


受阻到的力较小(。　　)解
析 电磁打点计时器打点时振针对纸带有而,摩擦力电火花计时器没有这种摩擦力
。答
案 √(4)纸带上两较近点间的平均速度可以近
似代表这两点间某点的瞬时速度。(
　　)解
该点 计算纸带上某点的瞬时速度时,可用析附点间的平均速度来代表这近两点的瞬时速度。答
案 √(5)作速度—时间图像时,先描点,再将
各点用折线连(接起来。　　)解
析 应该用平滑的曲线将各点连接起来。答
案 ×
(3)电火花计时器工作时,纸带运动时


第二十六点计学高一期中)用打中时器可测纸带运动的时间和位移。下面是
没有按操作顺序写的不完整验步骤的实,按照你对实验的理解,在
各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将
各步骤的字母代号按顺序写在空白处。A.在电磁打点计时器的两接线柱上
分别接上导线,导线的另一端分别接在频率为50 Hz的低压
　　　　　(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上,则打
相邻两点的时间间隔为把电磁　　　　s; B.　打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,并压在
　　　　
　下面; 
2.(2020广西南宁


最x一个点间的距离Δ后;D.切断
清,取下纸带,如果共有n个电源晰带记,则这段纸的点录的时间Δt=
　　　　　; E.打开电源开关,再用手水平
地拉动纸带,纸带上打下一系列小;F.点利用公式v= 计算纸带运动的平均速度。实验步骤的
合理顺序是　　　　　。 
C.用刻度尺测量从计时开始点到


析 电磁打点计时器要接在低压交流电源上。电源的频率为50 Hz,根据 ,解得T=0.02 s。把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,并压在复写纸下面。若打n个点,则有(n-1)个时间间隔,故
这段纸带记录的时间Δt=0.02(n-1) s。实验步骤一般要
按照先安装器材然后进行实验的思
路进行,故实验步骤的合理顺序是BAEDCF。答
案 交流　0.02　复写纸　0.02(n-1) s　BAEDCF
解


课堂篇 探究学习


一根据纸带求体物解的运动速度[情
境探究]实验
装置如图所示,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光时,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
遮光板通过光电门据测间。根的时得的物理量能否测出
遮光板通过光电门能的平均速度?否将该速度近似看作
小车通过光电门的瞬时速度?
问题


提示 根据遮光板的宽以算Δx度的时间Δt,就可和测出出遮光板通过光
电门 速度 的平均 。由于遮光板的宽Δx很小度,可以认为这个平均速度就是
小车通过光电门的瞬时速度。
要点


拨]1.求
解平均速度根据v= ,求
出任两点间的平均速度。两点间的位移Δx意可以用刻度尺测量出,Δt为两点间的间隔数
与单个时间间隔0.02 s的乘积。如图所示,将打好点的纸带从能
够个点清的某个点开始,往后数出若干看,比如共数出n个点,用刻度尺测出第一个点到第n个点的距离Δx,并算出这n个点的时间间隔,则平均速度 ,其
中T=0.02 s。
[知识点


计算瞬时速度
2.粗略


例引导]例1打点计时器
所某用电源的频率为50 Hz,次实验中得到的一条纸带,用
毫米刻度尺测量情况如图所,纸带在示A、C间的平均速度为　　　
速度为 m/s,A、D间的平均　　　　　 m/s,B点的瞬时速度更接近于　
　　　 m/s。 
[实


案 0.35　0.42　0.35规律
方法 1.确定时间:确定时间时注意相邻计数点间计数时点个及定位周期。2.确打点移:确定位移时注意起始点和
终止点。3.计算瞬时速度
都是用一段时间内的平均速度来代替瞬时速度。
答


训练1某同学分析小车纸带中运动时的从若干条,选出点迹比较清晰
的一条纸带,如图所示,他每隔四个点取一个计数点,并在图上标明了各
计数点之间的距离(单。:cm)位(1)计算0~6点间
小车)均速度;(2的平计算打第4个计数点时
小车的瞬时速度。
变式


析 (1)0~6点间小车+x移x=x1的位2+……+x6=40.53 cm每
两个相邻数点间有4个点计,故每两个相邻.点间的时间间隔T=0.02×5 s=0计数1 s0~6点间的时间间隔t=6T=6×0.1 s=0.6 s答
案 (1)0.68 m/s　(2)0.83 m/s
解


二v-t图像[情
境探究]某
小组的同学根据求纸带上时速度的方法,解瞬算出计不同时刻对应的瞬时速度
值,以纵为速度轴v,横建间轴为时,t立坐标系,将不同时刻的速度在
坐标系中描点(如图甲),最后用平滑曲线来“拟合”验中描出的实点(如图
乙)。对时间位移—比图像,速度—时间图像表示什么?v-t图像是描述直线运动
还是曲线运动?
问题


提时间 表示物体的速度随示的变化情况;直线运动。
要点


拨]1.v-t图像
反映了物体的速度随时间变化的规律像可以根据v-。图t读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度
所对应的时刻。2.判断
运动方向。根据速度的正、负判断,方向运动速度为正,表示物体沿
正方向运动;速度为,负表示物体沿负方向运动。
[知识点


例引导]例2如图
所条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2示是一、3、4、5、6是
七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个计时点未出画,测得
各离如图数点到0点计的距所示,求出各v的瞬时速度并画出计数点-t图像。
[实


度的 用平均速度代替中间时刻瞬时速析办法求解各=时速度,v1=0.195 m/s,v2=0.40 m/s,v3点瞬0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s,而0点和6点的速度
不能求出。建立直角坐标系,横纵示时间,轴表轴表示速度,然
平点,用后描滑曲线将描下的点连成图线v-t,像如图所示。答
案 见解析
解


平面直法 在方角坐标系中,用横用轴时间,表示纵轴表示速度,根据瞬时速度和
相对应的