《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題一 機(jī)械運(yùn)動(dòng)與物理模型 1.1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度學(xué)案 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題一 機(jī)械運(yùn)動(dòng)與物理模型 1.1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度學(xué)案 新人教版（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 1.1.4　實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法 2.學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量物體的速度 3.能利用v－t圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描述物體的運(yùn)動(dòng)。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 結(jié)構(gòu)示意圖 打點(diǎn)原理 電磁作用下振針上下周期性振動(dòng)打點(diǎn) 脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點(diǎn) 工作電壓 6 V以下交流電源 220 V交流電源 打點(diǎn)周期 0.02 s 0.02 s 阻力來源 紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦 紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比前者小

2、功能 功能相同，都是計(jì)時(shí)儀器 2.測(cè)平均速度、瞬時(shí)速度的原理 用跟運(yùn)動(dòng)物體連在一起的紙帶上打出的點(diǎn)記錄物體的位置，用刻度尺測(cè)出兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移Δx。打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為Δt，則＝，當(dāng)Δt很短時(shí)，認(rèn)為為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度。 三、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、學(xué)生電源(電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙等。 四、實(shí)驗(yàn)過程 1.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面。 (2)把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩上接線柱接到6 V的低壓交流電源上。 (3)接通電源開關(guān)，用手水平拉動(dòng)

3、紙帶，使它在水平方向上運(yùn)動(dòng)，紙帶上就打下一系列點(diǎn)。隨后關(guān)閉電源。 (4)重復(fù)步驟(2)、(3)，獲得3～5條紙帶。 (5)選擇一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶，舍去前面密集的點(diǎn)，找一清晰的點(diǎn)作為第1個(gè)點(diǎn)，往后數(shù)n個(gè)點(diǎn)，n個(gè)點(diǎn)之間的間隔數(shù)為(n－1)，紙帶從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝0.02(n－1) s。 (6)用刻度尺測(cè)量出第1個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)間的距離Δx。 2.數(shù)據(jù)處理 (1)計(jì)算紙帶的平均速度：從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為Δt＝0.02(n－1)s，紙帶的位移為Δx，紙帶的平均速度v＝。把測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果填入表中。 　　 記錄項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)次數(shù)　　 點(diǎn)數(shù)

4、n 點(diǎn)劃分出的間 隔數(shù)n－1 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 Δt/s 位移 Δx/m 平均速度 v/(m·s－1) 1 2 (2)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度 ①選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶。 ②從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。在紙帶上用O、A、B、C、D…標(biāo)出這些“計(jì)數(shù)點(diǎn)”，如圖所示。 用刻度尺依次測(cè)出OA、OB、OC、OD…的距離是s1、s2、s3、s4…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2…確定出OA、AB、BC、CD…之間的距離x1、x2、x3、

5、x4… ③A、B、C、D…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為 vA＝、vB＝、vC＝、vD＝… (3)用v－t圖象描述物體的運(yùn)動(dòng) ①以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。 ②根據(jù)不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。 ③用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來，即得到v－t圖象。 五、誤差分析 1.利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度自身帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移Δx來求平均速度。 2.測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來誤差。減小此誤差的方法是一次測(cè)量完成，即一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離，再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。 3.計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間Δt搞錯(cuò)。幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間

6、隔為Δt＝(n－1)×0.02 s。而非Δt＝n×0.02 s。 4.作v－t圖象不用坐標(biāo)紙、尺子，坐標(biāo)單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差。 六、注意事項(xiàng) 1.實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好，以免拉動(dòng)紙帶時(shí)晃動(dòng)，并要先輕輕試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象。 2.使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再拉動(dòng)紙帶。 3.手拉動(dòng)紙帶時(shí)速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。 4.使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。 5.使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，如打出點(diǎn)較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。 6.打點(diǎn)

7、計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。 要點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作 [例1] (2018·徐州高一檢測(cè))用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可測(cè)紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，按照你對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實(shí)際操作的合理順序，將各步驟的字母代號(hào)按順序?qū)懺诳瞻滋帯? A.在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓________(選填“交流”或“直流”)電源的兩個(gè)接線柱上。 B.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過________，并壓在________下面。 C.用刻度尺測(cè)量從計(jì)時(shí)開始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離

8、Δx。 D.切斷電源，取下紙帶，如果共有n個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間Δt＝________。 E.打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)。 F.利用公式v＝計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度。 實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是________。 解析　A項(xiàng)中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源；B項(xiàng)中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，并放于復(fù)寫紙的下方；D項(xiàng)中紙帶上記錄的時(shí)間Δt＝(n－1)×0.02 s。合理的實(shí)驗(yàn)步驟為BAEDCF。 答案　交流　限位孔　復(fù)寫紙　(n－1)×0.02 s　BAEDCF 要點(diǎn)二　紙帶的處理 [例2] 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50 Hz，某次

9、實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，用毫米刻度尺進(jìn)行測(cè)量，如圖1所示，則紙帶在A、C間的平均速度為______ m/s，在A、D間的平均速度為______ m/s，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于______ m/s。 圖1 思路指導(dǎo)　解答本題可按照下列思路進(jìn)行： AC＝ 解析　A、C間的位移ΔxAC＝1.40 cm，A、C間的時(shí)間間隔ΔtAC＝0.04 s，所以A、C間的平均速度vAC＝＝0.35 m/s。A、D間的位移ΔxAD＝2.50 cm，A、D間的時(shí)間間隔ΔtAD＝0.06 s，所以A、D間的平均速度vAD＝≈0.42 m/s。A、C兩點(diǎn)比A、D兩點(diǎn)更接近B點(diǎn)，所以B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于A、C間的

10、平均速度0.35 m/s。 答案　0.35　0.42　0.35 方法總結(jié) 用＝近似代替瞬時(shí)速度的條件是Δt足夠小，因此利用它求某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，應(yīng)盡可能靠近該點(diǎn)取數(shù)據(jù)，這樣求出的數(shù)值才可能更接近該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。 要點(diǎn)三　數(shù)據(jù)的處理、v－t圖象 [例3] 如圖2所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部分，從0點(diǎn)開始依照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6…現(xiàn)在量得0、1間的距離x1＝5.18 cm，1、2間的距離x2＝4.40 cm，2、3間的距離x3＝3.62 cm，3、4間的距離x4＝2.78 cm，4、5間的距離x5＝2.00 cm，5、6間的距離x6＝1

11、.22 cm(頻率為50 Hz)。 圖2 (1)根據(jù)上面記錄，計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度(保留兩位小數(shù))并填在下表中。 位置 1 2 3 4 5 v/(m·s－1) (2)根據(jù)(1)中表格，在圖3中畫出小車的速度圖象。 圖3 解析　(1)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用以該點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段時(shí)間內(nèi)的平均速度表示 打1點(diǎn)時(shí)：v1＝≈1.20 m/s， 打2點(diǎn)時(shí)：v2＝≈1.00 m/s， 打3點(diǎn)時(shí)：v3＝≈0.80 m/s， 打4點(diǎn)時(shí)：v4＝≈0.60 m/s， 打5點(diǎn)時(shí)：v5＝≈0.40 m/s， 將數(shù)值填入表格中 位置

12、 1 2 3 4 5 v/(m·s－1) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (2)描點(diǎn)并連線得小車的速度－時(shí)間圖象。 答案　見解析 1.(2018·武漢高一檢測(cè))電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，不經(jīng)計(jì)算，通過測(cè)量可以從紙帶上直接得到的物理量是(　　) A.時(shí)間間隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬時(shí)速度 解析　時(shí)間間隔通過數(shù)紙帶上所打點(diǎn)的個(gè)數(shù)經(jīng)過計(jì)算得出。位移可以通過測(cè)量紙帶上所打點(diǎn)之間的距離得出。而平均速度或者瞬時(shí)速度都是依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過計(jì)算得出。故選項(xiàng)B正確。 答案　B 2.(2018·

13、衡水高一檢測(cè))關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的說法正確的是(　　) A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是6 V以下的直流電源 B.在測(cè)量物體速度時(shí)，先讓物體運(yùn)動(dòng)，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 C.使用的電源頻率越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小 D.電源的電壓越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小 解析　電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源，A錯(cuò)；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源，后讓物體運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；打點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝，f是電源頻率，與電源電壓的高低無關(guān)，所以C正確，D錯(cuò)誤。 答案　C 3.如圖4所示是某同學(xué)在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶。 圖4 (1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為__

14、______。 (2)A、B、C、D是紙帶上的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出。從圖中讀出A、B兩點(diǎn)的間距x＝________ cm；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是________ m/s(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 解析　(1)由周期和頻率的關(guān)系T＝可知：周期為0.02 s。 (2)A、B間距為0.63～0.67 cm之間，長度測(cè)量注意不要丟掉估讀位，C點(diǎn)瞬時(shí)速度等于B、D間的平均速度，vC＝ m/s＝0.100 m/s。 答案　(1)0.02 s　(2)0.63～0.67　0.100 4.某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙

15、帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)測(cè)量點(diǎn)。其相鄰兩點(diǎn)間的距離如圖5所示，每兩個(gè)相鄰的測(cè)量點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10 s。 圖5 (1)試根據(jù)紙帶上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離，每隔0.10 s測(cè)一次速度，計(jì)算出打下B、C、D、E、F五個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入表中(要求保留三位有效數(shù)字)。 瞬時(shí)速度 vB vC vD vE vF 數(shù)值/(m·s－1) (2)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在如圖6所示的直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。 圖6 解析　(1)用包括某點(diǎn)在內(nèi)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度近似代表該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度如表所示。 瞬時(shí)速度 vB vC vD vE vF 數(shù)值/(m·s－1) 0.400 0.479 0.560 0.640 0.703 (2)以打A點(diǎn)的時(shí)刻為計(jì)時(shí)開始時(shí)刻，確定出各測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、連線得出圖象如圖所示。 答案　見解析 8