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2019版高中物理 專題1.4 實驗：用打點計時器測速度預(yù)習(xí)學(xué)案 新人教版必修1 知識點梳理 一.兩種打點計時器 1.電磁式打點計時器：電磁打點計時器是一種能按照相等時間間隔，在紙帶上連續(xù)打點的儀器。所用電源應(yīng)是交流電源，通常的工作電壓在6V以下，當電源的頻率為50Hz時，每隔0.02s打一次點，如圖甲所示 2.電火花計時器：電火花計時器的計時原理與電磁打點計時器相同，不過在紙帶上打點的不是振針和復(fù)寫紙，而是電火花和墨粉，所用電源為交流電源，且通常工作電壓為220V，當電源的頻率為50Hz時，每隔0.02s打一次點如圖乙所示 3.使用電池打點計時器時，紙帶應(yīng)穿過限位孔，復(fù)寫紙?zhí)自谳S上，放在紙帶的 （填“上面”或“下面”）打點時應(yīng)先接通電源（填“接通電源”或“釋放紙帶”）后釋放紙帶（填“接通電源”或“釋放紙帶”） 4.紙帶上記錄的是一段時間內(nèi)運動物體通過的位移對于從實驗中得到的紙帶，紙帶上的點有疏有密，點跡密集的地方表示物體運動的速度較?。ㄌ睢拜^大”或“較小”） 二.求瞬時速度 1.求瞬時速度 根據(jù)B、D兩點間的位移 和時間 ，算出物體在這兩點間的平均速度，可以用這個平均速度代表物體經(jīng)過C點時的瞬時速度。 2.使用光電門傳感器來測速度時，若擋光板的寬度為d，擋光時間為t，則通過光電門時的速度為 考點題組訓(xùn)練 題組一 練習(xí)使用打點計時器 1.(多選)下列關(guān)于打點計時器的認識中，正確的是(　　) A． 電磁打點計時器的工作電壓是6 V，所以可以用4節(jié)1.5 V的干電池供電 B． 電火花打點計時器使用的是220 V交流電源，可以直接接入生活用電 C． 使用電火花打點計時器打點過程中，發(fā)現(xiàn)打的點跡很不清晰、顏色偏淡，則可能需要更換新的墨粉紙盤 D． 在使用打點計時器時，當接入電源頻率為50 Hz時，則每0.02 s 打一個點 【答案】BCD 2.如圖所示是電火花計時器的示意圖．電火花計時器和電磁打點計時器一樣，工作時使用__________（選填“交流”或“直流”）電源．其工作時的基本步驟如下： A．當紙帶完全通過電火花計時器后，及時關(guān)閉電火花計時器 B．將電火花計時器電源插頭插入相應(yīng)的電源插座 C．將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器 D．接通開關(guān)，聽到放電聲，立即拖動紙帶運動 上述步驟正確的順序是　　．（按順序填寫步驟編號） 【答案】交流；CBDA 【解析】：電火花計時器和電磁打點計時器一樣，工作時使用交流電源，當電源的頻率為50 Hz時，它每隔0.02 s打一次點；實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則進行．上述步驟正確的順序是CBDA． 3.以下關(guān)于打點計時器的說法正確的是(　　) A．電磁打點計時器和電火花計時器都不可以接直流電源，應(yīng)該接6V以下的低壓交流電源 B．電磁打點計時器和電火花計時器都用到一張黑色小紙片，它其實就是復(fù)寫紙 C．電磁打點計時器是利用火花放電的原理進行工作的儀器 D．電火花計時器與電磁打點計時器比較，它的實驗誤差較小． 【答案】D 4. 關(guān)于紙帶上打點間隔的分析，下列說法正確的是（　?。? A．沿著點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，說明紙帶在做加速運動 B．沿著點跡運動的方向看去，點間距離越來越小，說明紙帶在做減速運動 C．紙帶上點間間隔相等，表示紙帶是勻速運動的 D．紙帶上點間間隔相等，表示紙帶是變速運動 【答案】BC 【解析】 沿著紙帶運動的方向看去，點間距離越來越小，相鄰的計數(shù)點間的時間間隔不變，所以紙帶在做減速運動，故A錯誤，B正確；紙帶上點間間隔相等，表示紙帶運動是勻速的，故C正確，D錯誤； 5.用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移．下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋帲? A．在電磁打點計時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______(填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上． B．把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過________，并壓在______下面． C．用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離Δx. D．切斷電源，取下紙帶，如果共有n個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間Δt＝________. E．打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點． F．利用公式＝計算紙帶運動的平均速度． 實驗步驟的合理順序是________． 【答案】交流　限位孔　復(fù)寫紙　(n－1)0.02 s　BAEDCF； 【解析】：電磁打點計時器使用低壓交流電源，使用時應(yīng)將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔，并放于復(fù)寫紙的下方；紙帶上記錄的時間Δt＝(n－1)0.02 s．合理的實驗步驟為B、A、E、D、C、F. 題組二 測量瞬時速度 1.某同學(xué)在做“練習(xí)使用打點計時器”實驗時打出的紙帶如圖所示，每兩點之間還有四個點沒有畫出來，圖中上面的數(shù)字為相鄰兩點間的距離，打點計時器的電源頻率為50 HZ． （1）相鄰兩個計數(shù)點間的時間為　 ?。? （2）打第四個計數(shù)點時紙帶的速度v1= 　m/s． 【答案】（1）0.1 s；（2）1.2． 2.在實驗中，某同學(xué)得到一張打點清晰的紙帶如圖所示，要求測出D點的瞬時速度．本實驗采用包含D點在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，下列幾種方法中最準確的是(　　) A．＝vD，Δt1＝0.14 s B．＝vD，Δt2＝0.06 s C．＝vD，Δt3＝0.1 s D．＝vD，Δt4＝0.04 s 【答案】D 【解析】求D點的瞬時速度，最準確的應(yīng)是包含該點與該點相鄰的兩點之間的平均速度．C選項錯在時間間隔上，CE間的時間間隔應(yīng)為0.04 s. 3.如下圖所示是研究勻變速直線運動的實驗中得到的一條紙帶，舍去前面比較密集的點，從0點開始每5個點取一個計數(shù)點：0、1、2、3、4、5、6，量得s1＝1.30 cm，s2＝3.10 cm，s3＝5.38 cm，s4＝8.16 cm，s5＝11.45 cm，s6＝15.26 cm， (1)計算打下1、2、3、4、5五個計數(shù)點時小車的瞬時速度(要求保留3位有效數(shù)字) (2)將1、2、3、4、5各個時刻的瞬時速度標在如下圖所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線． 【答案】 (1) 0.155　0.204　0.253　0.304　0.355 （2） (2)根據(jù)所求出各點速度大小，采用描點法得出圖象如下所示： 4.如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間Δt.測得遮光條的寬度為Δx，用近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度．為使更接近瞬時速度，正確的措施是 (　　) A． 換用寬度更窄的遮光條 B． 提高測量遮光條寬度的精確度 C． 使滑塊的釋放點更靠近光電門 D． 增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角 【答案】A 5.光電計時器是一種常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當一輛帶有擋光片的小車從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示擋光片的擋光時間．現(xiàn)有一輛小車帶有寬度為d（很窄）的擋光片做勻變速直線運動，先后通過第一個光電門和第二個光電門，光電計時器記錄下的擋光時間分別是t1和t2，擋光片從第一個光電門運動到第二個光電門用時t （1）小車通過第一個光電門的平均速度為__________________； （2）如果將小車通過光電門的平均速度看作小車的瞬時速度，小車從第一個光電門運動到第二個光電門的加速度為__________________。 【答案】（1）（2） 6.光電計時器是一種常用的計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a，b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有滑塊從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示出物體的擋光時間．現(xiàn)在某滑塊在斜面上滑行，先后通過光電門1和2，計時器顯示的擋光時間分別為t1＝510－2s，t2＝310－2s，從光電門1到光電門2所經(jīng)歷的總時間Δt＝0.15 s，用分度值為1 mm的刻度尺測量小滑塊的長度為d，示數(shù)如圖乙所示．實驗中可計算得出滑塊的長度d為________cm，滑塊通過光電門1的速度v1為______m/s，滑塊通過光電門2的速度v2為______m/s，滑塊的加速度大小為______m/s2.(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 【答案】4.45　0.89　1.48　3.93 7.像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現(xiàn)利用圖乙所示裝置測量，乙圖中MN是水平桌面，PQ是長1 m左右的木板，Q是木板與桌面的接觸點，1和2是固定在木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出．讓滑塊從木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.010－2s和2.010－2s．用游標卡尺測量小滑塊的寬度d.讀出滑塊的寬度d＝5.015 cm.則滑塊通過光電門1的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2的速度v2＝________m/s. 【答案】1.003　2.508 【解析】擋光時間就是滑塊通過光電門的時間，由于時間很短，所以該過程中的平均速度近似等于滑塊通過光電門的速度，故v1＝m/s＝1.003 m/s，v2＝m/s≈2.508 m/s.