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物理必修14 实验：用打点计时器测速度图片ppt课件
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这是一份物理必修14 实验：用打点计时器测速度图片ppt课件，共54页。
一、实验目的1.了解两种打点计时器的结构和工作原理.2.会安装并使用打点计时器.3.理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度.4.明确速度—时间图象的意义，掌握用描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象.
二、实验原理1.打点计时器的原理及使用
2.瞬时速度的测定：跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx.打n个点的时间可用Δt=(n-1)×0.02 s求得，则平均速度 ，当Δt很短时，可以认为 为t时刻的瞬时速度.
三、实验器材电火花计时器(学生实验使用)或电磁打点计时器(需学生电源、导线、复写纸)、纸带、刻度尺、交流电源、坐标纸.
四、实验过程1.实验步骤(使用电磁打点计时器)(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6 V的低压交流电源上.(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.
(4)取下纸带，把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后每隔相等时间取一个计数点，分别标上A、B、C、D…，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3…
2.数据处理(1)打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为： 、 、 , ….把数据填入表中，根据数据判断纸带是否做匀速运动.
(2)利用v-t图象分析物体的运动.①v-t图象：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v ,建立直角坐标系.根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v-t图象.
②v-t图象的意义v-t图象非常直观地反映了速度随时间的变化情况，它不是物体运动的轨迹.③图象法的优点：图象法是处理实验数据的常用方法.运用图象法处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数据等.
一、电磁打点计时器易出现的故障及调节方法1.打点不清晰形成原因：(1)振针过高 (2)电压太低 (3)复写纸用得太久调节方法：(1)把振针适当降低(2)调高电压(3)换用新的复写纸
2.打出的是短横线，而不是点形成原因：(1)振针过低(2)电压太高，振针的振幅太大调节方法：(1)把振针适当调高一些(2)适当调低电压3.打双点形成原因：振针松动调节方法：固定振针
二、用刻度尺测量长度时应注意的问题1.观察刻度尺的精度，毫米刻度尺的最小刻度是1 mm，它的精度就是1 mm.2.读数时要按照有效数字的要求进行读数：估读到精度的下一位.3.估读的一位是不准确的，由此带来的误差具有偶然性，称为偶然误差，偶然误差可以通过多次测量取平均值的办法来减小.
三、实验注意事项1.电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用4～6 V的交流电源；电火花计时器要使用220 V的交流电源.2.实验前要检查计时器打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材.3.使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再用手拉纸带.4.手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集.
一、打点计时器的使用1.实验前打点计时器是否需要固定？为什么？如果需要固定，固定前应如何做？提示：(1)实验前，应将打点计时器固定好.(2)以免拉动纸带时打点计时器晃动.(3)要先轻轻试拉纸带，确定无明显的阻滞现象.
2.使用打点计时器时，通电和拉纸带的顺序应是什么？手拉纸带的速度应快些还是慢些？为什么？提示：(1)使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带.(2)手拉动纸带时速度应快一些.(3)以防点迹太密集.
3.打点计时器能否连续工作较长时间？打点之后有必要立即关闭电源吗？提示：打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后要立即关闭电源，以保护打点计时器.4.试探究分析使用计时器安装纸带时需注意的问题.提示：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.
电火花计时器与电磁打点计时器相比有何异同点？使用时哪个误差会更小？1.两种计时器使用的都是交流电源，当电源的频率为50 Hz时，都每隔0.02 s打一个点.它们使用的工作电压不同，电磁打点计时器工作电压在6 V以下，电火花计时器工作电压是220 V.电磁打点计时器用一条纸带，而电火花计时器用两条纸带.2.电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就比较小.
二、用打点计时器测速度1.纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的？怎样将纸带上的点变成相关的数据？提示：(1)打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间，若把纸带和运动物体连接在一起，纸带上的点可相应地表示出物体在不同时刻的位置.(2)分析出各点之间的间隔就可以明确运动物体在不同时间内的位移.
2.怎样利用打点计时器测量瞬时速度?提示：(1)测量瞬时速度的方法实际上是利用了一种极限逼近的方法来进行的.(2)要测量E点的瞬时速度，可以选取较为靠近E点的两个点，如D、F两点，根据D、F两点间的位移Δx和时间Δt，计算出纸带在这两点间的平均速度 ，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度.
3.试探究分析由于利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差，为减小此误差应采用什么方法？提示：为减小此系统误差，通常采取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度的方法，用此平均速度代替计数点的瞬时速度，Δx越小，Δt就越小，则物体的速度变化就越小，就越接近该点的瞬时速度，误差就越小.然而两点距离Δx过小测量误差就会增大，所以为兼顾瞬时速度的物理意义和减小偶然误差，应使所选Δx适当小一点.
4.测量各计数点间的位移时，逐个测量较好，还是一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再计算各计数点间的距离较好？提示：分段测量误差较大，减小分段测量计数点间的位移x带来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O的距离，再分别计算出各计数点间的距离.读数时应估读到精度的下一位，并且视线要与刻度尺垂直.
三、利用图象分析物体的运动1.如何用图象描述物体的速度？提示：(1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来，就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象.(2)若图象位于t轴上方，表示物体向正方向运动；若图象位于t轴下方，表示物体向负方向运动；分析v-t图象纵坐标绝对值的变化情况，可以分析速率的变化规律.
2.试讨论匀速直线运动的v-t图象是具有什么特点的图象？由匀速直线运动图象可得到哪些信息？提示：(1)匀速直线运动的v-t图象是与时间轴平行的直线.(2)从匀速直线运动的v-t图象不仅可以看出物体运动的速度大小、运动方向，而且还可以求出位移，根据位移公式x=vt，在v-t图象中对应着边长分别为v和t的一个矩形，如图中画斜线的部分，该矩形的面积在数值上等于物体在时间t内的位移.
3.试讨论本实验在处理数据时误差的可能来源是什么？(至少写出两条)提示：(1)计数点间的时间Δt弄错.计数点间涉及到几个打点的间隔，计数点间的时间间隔为Δt=n×0.02 s，其中n为间隔数.(2)作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差.
典例1 (2011·南昌高一检测)电磁打点计时器是一种使用_____电源的_____仪器，当电源的频率为50 Hz时，振针每隔_____s打一个点，现在用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则算出的速度测量值将比速度的真实值_____.
解答典例1时需要把握以下三点：(1)明确打点计时器使用的电源、打点计时器的作用.(2)理解打点周期与电源频率的关系.(3)掌握速度测量值的误差分析.
【规范解答】电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，其工作电压在6伏以下；电磁打点计时器打点的周期与交流电源的周期相同，当电源的频率为50 Hz时，振针每隔 s即0.02 s打一个点；某一点的速度 ，其中 (n为间隔数)，当电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则计算时所用的Δt偏小，故算出的速度测量值将比速度的真实值偏大.答案：低压交流 计时 0.02 偏大
典例2 (2011·临沂高一检测)如图是在小车拖动下通过打点计时器打出的一条纸带(电源的频率为50 Hz)，A、B、C、D、E为在纸带上依次打出的相邻的计时点.则AC过程的平均速度为_____m/s，C点的瞬时速度为_____m/s，小车的速度_____(选填“变大”、“变小”或“不变”).
【规范解答】由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A、C间对应的时间为0.02×2 s=0.04 s.A、C间的距离为52.00 mm=0.052 m，由公式 得， ；C点的速度接近BD段的平均速度，即 ，B、D间的时间为0.02×2 s=0.04 s，B、D间的距离为84.00 mm-24.00 mm=60.00 mm=0.06 m，所以 ；由于纸带上点与点之间的距离不断增大，故小车的速度变大.答案：1.3 1.5 变大
求纸带上某一点的速度时，可以取该点前、后两点之间的位移与时间的比值进行计算.
典例3 (2010·大港区高一检测)在利用打点计时器测速度的实验中，某同学作出如图所示的v-t图象，请对图象指出至少两条不合理或有疏漏的地方.(1)__________；(2)__________.
解答典例3时应把握以下三点：(1)建立坐标系时，坐标原点、坐标轴表示的物理量及单位都要标注清楚.(2)画速度—时间图象时，要用平滑的曲线将各个点连接起来，不能画折线.(3)标度的选取要适当，尽量让图象占据坐标系的大部分空间.
【规范解答】该同学作出的v-t图象，有以下不合理之处(任选两条)：(1)坐标轴选取的刻度不合适，使坐标纸中留有大片空白.(2)坐标轴纵轴漏了单位.(3)图线的画法不合理，图线绕过了第二个坐标点.答案：见规范解答
一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)1.打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了( )A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的位置C.物体在不同时间内的位移D.物体在不同时刻的速度
【解析】选A、B.当电源频率为50 Hz时，电火花计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一个点，因此，根据打在纸带上的点迹，可直接反映物体的运动时间，A正确.因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置，B正确.虽然用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间内的位移，再根据物体的运动性质可算出物体在不同时刻的速度，但这些量不是纸带上的点迹直接记录的，C、D错误.综上所述，正确选项为A、B.
2.(2011·唐山高一检测)打点计时器是中学研究物体运动时常用的实验器材，常见的有电磁打点计时器和电火花计时器两种.关于电磁打点计时器和电火花计时器的比较，下列说法正确的是( )A.电磁打点计时器使用交流电源，电火花计时器使用直流电源B.它们都是使用10 V以下的交流电源C.当电源频率为50 Hz时，它们都是每隔0.02 s打一个点D.电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小
【解析】选C、D.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源，电磁打点计时器的工作电压在6伏以下，电火花计时器的工作电压是220伏，A、B错误；两种计时器的打点周期与电源的频率都成倒数关系，即 ，C正确；两种计时器相比较，电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小，D正确.
3.在根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度时，下列说法错误的是( )A.选取纸带时，应舍去纸带上密集的点，利用点迹清晰的那一段分析B.纸带上点迹密集的地方表示纸带运动的速度较大C.纸带上点迹稀疏的地方表示纸带运动的速度较大D.如果与纸带相连的物体做匀速直线运动，则纸带上打出的点应该是均匀的
【解析】选B.点迹密集的地方，测量误差较大，应该舍去，A正确.打点计时器在纸带上打任意相邻点时，时间间隔相等，由速度公式 得，纸带上点迹稀疏的地方表示纸带运动的速度较大，纸带上点迹密集的地方表示纸带运动的速度较小，C正确，B错误；匀速直线运动中相邻两点是等距的，D正确.故说法错误的是B.
4.(2011·郑州高一检测)在利用打点计时器测速度的实验中，若打点周期为0.02 s,下列说法正确的是( )A.先接通电源，后拉动纸带B.先拉动纸带，后接通电源C.电火花计时器使用6 V以下的交流电源D.连续n个计时点间的时间为(n-1)×0.02 s
【解析】选A、D.使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带，A正确，B错误；电火花计时器的工作电压是220 V交流电，C错误；每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s，连续n个计时点有n-1个间隔，故时间为(n-1)×0.02 s，D正确.
二、非选择题(本题共4小题，共30分，要有必要的文字叙述)5.(7分)如图所示，让滑块沿倾斜的气垫导轨做加速运动.在滑块上放上不同的遮光片，遮光片的宽度Δx有10 cm，5 cm，3 cm，1 cm…规格的.测出每个遮光片通过光电门所用的一段时间间隔Δt，则 表示滑块通过光电门时的_____；遮光片越窄，Δt越小，当Δt极小时，可以认为 是_____(选填“平均速度”或“瞬时速度”).
【解析】物体的位移与发生这段位移所用时间的比值，等于物体的平均速度，所以 表示滑块通过光电门时的平均速度；如果遮光片越窄，通过光电门所用的时间就越小，当Δt趋近于零时，则 就可以近似表示通过某一位置或某一时刻的瞬时速度了.答案：平均速度 瞬时速度
6.(8分)(2011·嘉兴高一检测)某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图所示，图中直尺的单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D…依次表示点O以后连续的各点.已知打点计时器每隔T=0.02 s打一个点.
(1)打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=_____进行计算，式中各量的意义是_____.(2)用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG= _____m/s.
【解析】(1)G点的瞬时速度可用一小段时间内的平均速度近似表示，所以根据 得 ，式中FH表示F、H两点间的距离，T表示打点计时器的打点周期.(2)F点的读数为6.20 cm,H点的读数为11.40 cm，故FH=11.40cm-6.20 cm=5.20 cm=0.052 0 m,T=0.02 s,所以 m/s=1.30 m/s.答案：(1) FH表示F、H两点间的距离，T表示打点计时器的打点周期(2)1.30
7.(7分)如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示.求出1～5各计数点的瞬时速度并画出速度—时间图象.
【解析】1点是0、2间的中间时刻，求出0、2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出.而相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.故： ,同理v2=0.40 m/s,v3=0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s.以O点为坐标原点，横坐标表示时间，纵坐标表示速度建立直角坐标系.
根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度—时间图象如图所示.答案：见解析
8.(8分)(探究创新)如图所示，一位同学左手拿着一只秒表，右手拿着一支彩色画笔，他的同伴拉着一条宽约5 mm的长纸带，使纸带在他的笔下沿着直线向前移动，每隔1 s他用彩色画笔在纸带上点一个点，如图所示，连续点了6个点，量得x1=5.18 cm，x2=4.40 cm，x3=3.62 cm，x4=2.78 cm，x5=2.00 cm.
问：(1)相邻两点间的时间间隔为多少？(2)纸带在各段的平均速度为多大？(3)纸带在这段时间(连续6个点)内的平均速度为多大？
【解析】本题中，画笔起着打点计时器的作用.(1)相邻两点间的时间间隔就是画笔在纸带上点点的时间间隔，为1 s.(2)各段的平均速度等于各段对应的位移除以时间间隔， ， ， ， ，
一、实验目的1.了解两种打点计时器的结构和工作原理.2.会安装并使用打点计时器.3.理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度.4.明确速度—时间图象的意义，掌握用描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象.
二、实验原理1.打点计时器的原理及使用
2.瞬时速度的测定：跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx.打n个点的时间可用Δt=(n-1)×0.02 s求得，则平均速度 ，当Δt很短时，可以认为 为t时刻的瞬时速度.
三、实验器材电火花计时器(学生实验使用)或电磁打点计时器(需学生电源、导线、复写纸)、纸带、刻度尺、交流电源、坐标纸.
四、实验过程1.实验步骤(使用电磁打点计时器)(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6 V的低压交流电源上.(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.
(4)取下纸带，把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后每隔相等时间取一个计数点，分别标上A、B、C、D…，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3…
2.数据处理(1)打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为： 、 、 , ….把数据填入表中，根据数据判断纸带是否做匀速运动.
(2)利用v-t图象分析物体的运动.①v-t图象：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v ,建立直角坐标系.根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v-t图象.
②v-t图象的意义v-t图象非常直观地反映了速度随时间的变化情况，它不是物体运动的轨迹.③图象法的优点：图象法是处理实验数据的常用方法.运用图象法处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数据等.
一、电磁打点计时器易出现的故障及调节方法1.打点不清晰形成原因：(1)振针过高 (2)电压太低 (3)复写纸用得太久调节方法：(1)把振针适当降低(2)调高电压(3)换用新的复写纸
2.打出的是短横线，而不是点形成原因：(1)振针过低(2)电压太高，振针的振幅太大调节方法：(1)把振针适当调高一些(2)适当调低电压3.打双点形成原因：振针松动调节方法：固定振针
二、用刻度尺测量长度时应注意的问题1.观察刻度尺的精度，毫米刻度尺的最小刻度是1 mm，它的精度就是1 mm.2.读数时要按照有效数字的要求进行读数：估读到精度的下一位.3.估读的一位是不准确的，由此带来的误差具有偶然性，称为偶然误差，偶然误差可以通过多次测量取平均值的办法来减小.
三、实验注意事项1.电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用4～6 V的交流电源；电火花计时器要使用220 V的交流电源.2.实验前要检查计时器打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材.3.使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再用手拉纸带.4.手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集.
一、打点计时器的使用1.实验前打点计时器是否需要固定？为什么？如果需要固定，固定前应如何做？提示：(1)实验前，应将打点计时器固定好.(2)以免拉动纸带时打点计时器晃动.(3)要先轻轻试拉纸带，确定无明显的阻滞现象.
2.使用打点计时器时，通电和拉纸带的顺序应是什么？手拉纸带的速度应快些还是慢些？为什么？提示：(1)使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带.(2)手拉动纸带时速度应快一些.(3)以防点迹太密集.
3.打点计时器能否连续工作较长时间？打点之后有必要立即关闭电源吗？提示：打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后要立即关闭电源，以保护打点计时器.4.试探究分析使用计时器安装纸带时需注意的问题.提示：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.
电火花计时器与电磁打点计时器相比有何异同点？使用时哪个误差会更小？1.两种计时器使用的都是交流电源，当电源的频率为50 Hz时，都每隔0.02 s打一个点.它们使用的工作电压不同，电磁打点计时器工作电压在6 V以下，电火花计时器工作电压是220 V.电磁打点计时器用一条纸带，而电火花计时器用两条纸带.2.电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就比较小.
二、用打点计时器测速度1.纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的？怎样将纸带上的点变成相关的数据？提示：(1)打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间，若把纸带和运动物体连接在一起，纸带上的点可相应地表示出物体在不同时刻的位置.(2)分析出各点之间的间隔就可以明确运动物体在不同时间内的位移.
2.怎样利用打点计时器测量瞬时速度?提示：(1)测量瞬时速度的方法实际上是利用了一种极限逼近的方法来进行的.(2)要测量E点的瞬时速度，可以选取较为靠近E点的两个点，如D、F两点，根据D、F两点间的位移Δx和时间Δt，计算出纸带在这两点间的平均速度 ，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度.
3.试探究分析由于利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差，为减小此误差应采用什么方法？提示：为减小此系统误差，通常采取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度的方法，用此平均速度代替计数点的瞬时速度，Δx越小，Δt就越小，则物体的速度变化就越小，就越接近该点的瞬时速度，误差就越小.然而两点距离Δx过小测量误差就会增大，所以为兼顾瞬时速度的物理意义和减小偶然误差，应使所选Δx适当小一点.
4.测量各计数点间的位移时，逐个测量较好，还是一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再计算各计数点间的距离较好？提示：分段测量误差较大，减小分段测量计数点间的位移x带来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O的距离，再分别计算出各计数点间的距离.读数时应估读到精度的下一位，并且视线要与刻度尺垂直.
三、利用图象分析物体的运动1.如何用图象描述物体的速度？提示：(1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来，就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象.(2)若图象位于t轴上方，表示物体向正方向运动；若图象位于t轴下方，表示物体向负方向运动；分析v-t图象纵坐标绝对值的变化情况，可以分析速率的变化规律.
2.试讨论匀速直线运动的v-t图象是具有什么特点的图象？由匀速直线运动图象可得到哪些信息？提示：(1)匀速直线运动的v-t图象是与时间轴平行的直线.(2)从匀速直线运动的v-t图象不仅可以看出物体运动的速度大小、运动方向，而且还可以求出位移，根据位移公式x=vt，在v-t图象中对应着边长分别为v和t的一个矩形，如图中画斜线的部分，该矩形的面积在数值上等于物体在时间t内的位移.
3.试讨论本实验在处理数据时误差的可能来源是什么？(至少写出两条)提示：(1)计数点间的时间Δt弄错.计数点间涉及到几个打点的间隔，计数点间的时间间隔为Δt=n×0.02 s，其中n为间隔数.(2)作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差.
典例1 (2011·南昌高一检测)电磁打点计时器是一种使用_____电源的_____仪器，当电源的频率为50 Hz时，振针每隔_____s打一个点，现在用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则算出的速度测量值将比速度的真实值_____.
解答典例1时需要把握以下三点：(1)明确打点计时器使用的电源、打点计时器的作用.(2)理解打点周期与电源频率的关系.(3)掌握速度测量值的误差分析.
【规范解答】电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，其工作电压在6伏以下；电磁打点计时器打点的周期与交流电源的周期相同，当电源的频率为50 Hz时，振针每隔 s即0.02 s打一个点；某一点的速度 ，其中 (n为间隔数)，当电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则计算时所用的Δt偏小，故算出的速度测量值将比速度的真实值偏大.答案：低压交流 计时 0.02 偏大
典例2 (2011·临沂高一检测)如图是在小车拖动下通过打点计时器打出的一条纸带(电源的频率为50 Hz)，A、B、C、D、E为在纸带上依次打出的相邻的计时点.则AC过程的平均速度为_____m/s，C点的瞬时速度为_____m/s，小车的速度_____(选填“变大”、“变小”或“不变”).
【规范解答】由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A、C间对应的时间为0.02×2 s=0.04 s.A、C间的距离为52.00 mm=0.052 m，由公式 得， ；C点的速度接近BD段的平均速度，即 ，B、D间的时间为0.02×2 s=0.04 s，B、D间的距离为84.00 mm-24.00 mm=60.00 mm=0.06 m，所以 ；由于纸带上点与点之间的距离不断增大，故小车的速度变大.答案：1.3 1.5 变大
求纸带上某一点的速度时，可以取该点前、后两点之间的位移与时间的比值进行计算.
典例3 (2010·大港区高一检测)在利用打点计时器测速度的实验中，某同学作出如图所示的v-t图象，请对图象指出至少两条不合理或有疏漏的地方.(1)__________；(2)__________.
解答典例3时应把握以下三点：(1)建立坐标系时，坐标原点、坐标轴表示的物理量及单位都要标注清楚.(2)画速度—时间图象时，要用平滑的曲线将各个点连接起来，不能画折线.(3)标度的选取要适当，尽量让图象占据坐标系的大部分空间.
【规范解答】该同学作出的v-t图象，有以下不合理之处(任选两条)：(1)坐标轴选取的刻度不合适，使坐标纸中留有大片空白.(2)坐标轴纵轴漏了单位.(3)图线的画法不合理，图线绕过了第二个坐标点.答案：见规范解答
一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分)1.打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了( )A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的位置C.物体在不同时间内的位移D.物体在不同时刻的速度
【解析】选A、B.当电源频率为50 Hz时，电火花计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一个点，因此，根据打在纸带上的点迹，可直接反映物体的运动时间，A正确.因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置，B正确.虽然用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间内的位移，再根据物体的运动性质可算出物体在不同时刻的速度，但这些量不是纸带上的点迹直接记录的，C、D错误.综上所述，正确选项为A、B.
2.(2011·唐山高一检测)打点计时器是中学研究物体运动时常用的实验器材，常见的有电磁打点计时器和电火花计时器两种.关于电磁打点计时器和电火花计时器的比较，下列说法正确的是( )A.电磁打点计时器使用交流电源，电火花计时器使用直流电源B.它们都是使用10 V以下的交流电源C.当电源频率为50 Hz时，它们都是每隔0.02 s打一个点D.电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小
【解析】选C、D.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源，电磁打点计时器的工作电压在6伏以下，电火花计时器的工作电压是220伏，A、B错误；两种计时器的打点周期与电源的频率都成倒数关系，即 ，C正确；两种计时器相比较，电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小，D正确.
3.在根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度时，下列说法错误的是( )A.选取纸带时，应舍去纸带上密集的点，利用点迹清晰的那一段分析B.纸带上点迹密集的地方表示纸带运动的速度较大C.纸带上点迹稀疏的地方表示纸带运动的速度较大D.如果与纸带相连的物体做匀速直线运动，则纸带上打出的点应该是均匀的
【解析】选B.点迹密集的地方，测量误差较大，应该舍去，A正确.打点计时器在纸带上打任意相邻点时，时间间隔相等，由速度公式 得，纸带上点迹稀疏的地方表示纸带运动的速度较大，纸带上点迹密集的地方表示纸带运动的速度较小，C正确，B错误；匀速直线运动中相邻两点是等距的，D正确.故说法错误的是B.
4.(2011·郑州高一检测)在利用打点计时器测速度的实验中，若打点周期为0.02 s,下列说法正确的是( )A.先接通电源，后拉动纸带B.先拉动纸带，后接通电源C.电火花计时器使用6 V以下的交流电源D.连续n个计时点间的时间为(n-1)×0.02 s
【解析】选A、D.使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带，A正确，B错误；电火花计时器的工作电压是220 V交流电，C错误；每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s，连续n个计时点有n-1个间隔，故时间为(n-1)×0.02 s，D正确.
二、非选择题(本题共4小题，共30分，要有必要的文字叙述)5.(7分)如图所示，让滑块沿倾斜的气垫导轨做加速运动.在滑块上放上不同的遮光片，遮光片的宽度Δx有10 cm，5 cm，3 cm，1 cm…规格的.测出每个遮光片通过光电门所用的一段时间间隔Δt，则 表示滑块通过光电门时的_____；遮光片越窄，Δt越小，当Δt极小时，可以认为 是_____(选填“平均速度”或“瞬时速度”).
【解析】物体的位移与发生这段位移所用时间的比值，等于物体的平均速度，所以 表示滑块通过光电门时的平均速度；如果遮光片越窄，通过光电门所用的时间就越小，当Δt趋近于零时，则 就可以近似表示通过某一位置或某一时刻的瞬时速度了.答案：平均速度 瞬时速度
6.(8分)(2011·嘉兴高一检测)某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图所示，图中直尺的单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D…依次表示点O以后连续的各点.已知打点计时器每隔T=0.02 s打一个点.
(1)打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=_____进行计算，式中各量的意义是_____.(2)用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG= _____m/s.
【解析】(1)G点的瞬时速度可用一小段时间内的平均速度近似表示，所以根据 得 ，式中FH表示F、H两点间的距离，T表示打点计时器的打点周期.(2)F点的读数为6.20 cm,H点的读数为11.40 cm，故FH=11.40cm-6.20 cm=5.20 cm=0.052 0 m,T=0.02 s,所以 m/s=1.30 m/s.答案：(1) FH表示F、H两点间的距离，T表示打点计时器的打点周期(2)1.30
7.(7分)如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示.求出1～5各计数点的瞬时速度并画出速度—时间图象.
【解析】1点是0、2间的中间时刻，求出0、2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出.而相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.故： ,同理v2=0.40 m/s,v3=0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s.以O点为坐标原点，横坐标表示时间，纵坐标表示速度建立直角坐标系.
根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度—时间图象如图所示.答案：见解析
8.(8分)(探究创新)如图所示，一位同学左手拿着一只秒表，右手拿着一支彩色画笔，他的同伴拉着一条宽约5 mm的长纸带，使纸带在他的笔下沿着直线向前移动，每隔1 s他用彩色画笔在纸带上点一个点，如图所示，连续点了6个点，量得x1=5.18 cm，x2=4.40 cm，x3=3.62 cm，x4=2.78 cm，x5=2.00 cm.
问：(1)相邻两点间的时间间隔为多少？(2)纸带在各段的平均速度为多大？(3)纸带在这段时间(连续6个点)内的平均速度为多大？
【解析】本题中，画笔起着打点计时器的作用.(1)相邻两点间的时间间隔就是画笔在纸带上点点的时间间隔，为1 s.(2)各段的平均速度等于各段对应的位移除以时间间隔， ， ， ， ，
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