免費下載！
[!--downpath--]學(xué)員姓名：年級：初中一年級補習(xí)課目：數(shù)學(xué)學(xué)科教師：講課日期：講課時段：講課主題實驗：用打點計時器測速度教學(xué)目的理解速率和平均速率的概念。教學(xué)重點了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理；會安裝并使用打點計時器；理解按照紙帶檢測速率的原理并會檢測瞬時速率；明晰速率—時間圖像的意義。教學(xué)內(nèi)容一、實驗原理1.兩種打點計時器的原理構(gòu)造(如圖)項目電磁打點計時器電火花計時器原理電磁作用下振針震動打點脈沖電壓經(jīng)放電針、墨粉紙盤放電打點電源4-6V交流電源220V交流電源打點周期0.02s0.02s異同點振針和紙帶間有磨擦以及限位孔和紙帶間存在磨擦,系統(tǒng)偏差較大阻力極小,系統(tǒng)偏差較小2.按照紙帶剖析物體的運動情況并能估算平均速率(1)在紙帶上相鄰兩點間的時間間隔均為0.02s(電源頻度為50Hz),所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速率很小。(2)依據(jù)v=tx??求出任意兩點間的平均速率，這兒x?可以是用尺子檢測出兩點間的距離，t?為兩點間的時間間隔數(shù)與0.02s的乘積，這兒必須明晰所求的是那兩點的平均速率。3.簡略估算瞬時速率如圖所示,D的瞬時速率可以簡略地由包含D點在內(nèi)的兩點間的平均速率來表示,即可以用B、F(或C、E)兩點間的平均速率來取代D點的瞬時速率。
4.v-t圖像與其畫法為了更直觀地反映物體的運動情況,我們可以用v-t圖像來表示速率隨時間的變化規(guī)律。以速率v為橫軸、時間t為縱軸構(gòu)建直角座標系,按照估算出的不同時刻對應(yīng)的瞬時速率值,在座標系中描點,最后用平滑曲線把這種點聯(lián)接上去就得到了一條才能描述速率v與時間t關(guān)系的圖線。二、實驗步驟1.練習(xí)使用打點計時器(1)把打點計時器固定在椅子上,了解它的結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)說明把紙帶裝好。(3)接通電源,用手水平地拖動紙帶,紙帶上就打出一行小點,此后立刻關(guān)掉電源。2.用打點計時器檢測瞬時速率(1)取下紙帶,從才能認清的某個點開始,往前數(shù)出若干點。將數(shù)出的點數(shù)n及那些點界定下來的間隔數(shù)填入表中。并據(jù)此估算出紙帶從第一個點到第n個點的運動時間t,將結(jié)果填入表中。(2)用刻度尺檢測出第一個點到第n個點的距離Δx,并填入表中。(3)依據(jù)紙帶從第一個點到第n個點的運動時間t和第一個點到第n個點的距離Δx,估算出紙帶在時間t內(nèi)運動的平均速率v,并填入表中。點數(shù)間隔數(shù)運動時間t/s位移Δx/m平均速率v/(m·s-1)五、數(shù)據(jù)處理1.用打點計時器檢測瞬時速率用某段時間內(nèi)的平均速率簡略代表這段時間內(nèi)某點的瞬時速率。
所取的時間間隔越接近該點,這些描述方式越確切。如圖所示,檢測出包括D點在內(nèi)的B、F兩點間的位移Δx和時間Δt,算出紙帶在這兩點間的平均速率vΔΔ,用這個平均速率代表紙帶經(jīng)過點時的瞬時速率。tx??可以大致表示D點的瞬時速率，B、F兩點離D點越近，算出的平均速率越接近D的瞬時速率。須要注意的是B、F兩點距離過小則檢測偏差減小，應(yīng)當(dāng)按照實際情況選定這兩個點2.用v-t圖像描述物體的速率(1)v-t圖像的畫法:用縱軸表示時間t,橫軸表示速率v,構(gòu)建直角座標系。按照檢測的數(shù)據(jù)在座標系中描點,之后用平滑的曲線把這種點聯(lián)接上去,即得到如圖所示的v-t圖像。(2)v-t圖像的意義:v-t圖像特別直觀地表示速率隨時間變化的情況,它不是物體運動的軌跡。(3)圖像法是處理實驗數(shù)據(jù)的常用技巧。運用圖像處理數(shù)據(jù)有許多優(yōu)點,如可以使化學(xué)規(guī)律直觀易懂,可以減少偏差,可以便捷地獲得個別未經(jīng)檢測或難以直接檢測的化學(xué)數(shù)據(jù)等。六、誤差剖析1.借助平均速率來取代計數(shù)點的瞬時速率帶來系統(tǒng)偏差。為減少偏差,應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移Δx來求平均速率。2.分段檢測計數(shù)點間的位移x帶來偏差。
為減少此偏差,應(yīng)一次性測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離,再分別估算出各計數(shù)點間的距離。七、實驗注意事項1.正確安裝復(fù)寫紙,調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置,使紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過。2.將計時器接入50Hz交流電源,電磁打點計時器應(yīng)從交流4V開始,觀察振片震動情況,若振幅較小,再下降電流至6V。3.接通電源,計時器工作,待1-2s后再拖動紙帶打出點跡。觀察點跡是否清晰,打完點后,立刻關(guān)掉電源(打點計時器是按間歇工作設(shè)計的,防止線圈過熱而毀壞)。4.在紙帶上打不出點或點跡顏色過淡的情況下,糾正的方式有三種:電源電流較低,可適當(dāng)調(diào)高;調(diào)整復(fù)寫紙位置或更換復(fù)寫紙;調(diào)整打點計時器的振針高度。5.畫v-t圖像時,縱軸與橫軸單位寬度的確定要按照實驗數(shù)據(jù)的最大值、最小值合理選定,使描畫的圖像能飽含座標平面的大部份空間。6.畫v-t圖像時,不可以用折線將座標系中所勾勒的點進行聯(lián)接,而應(yīng)用一條平滑曲線來“擬合”坐標系中所描出的點。這樣,曲線反映的規(guī)律才更接近真實情況。【例題1】一朋友在使用電磁打點計時器時,紙帶上的點不是圓點而是一些短線,形成這一現(xiàn)象的緣由可能是()A.接在直流電源上B.電源電流不穩(wěn)C.電源頻度不穩(wěn)D.打點針壓得過緊【例題2】某次實驗時打出的紙帶如圖所示,打點計時器每隔0.02s打一個點,圖中O點為第一個點,A、B、C、D為每兩點選取一個計數(shù)點。
按照圖中標出的數(shù)據(jù),問:打A、D點時間間隔內(nèi)紙帶的平均速率有多大?打B點時刻紙帶的瞬時速率有多大?你能算出打OD點時間間隔內(nèi)紙帶的平均速率嗎?【例題3】一條借助打點計時器打出的紙帶如圖所示,0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點,每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出,各計數(shù)點到0的距離如圖所示。求出打計數(shù)點1、2、3、4、5時對應(yīng)的紙帶的瞬時速率并畫出速率—時間圖像。練一練1．關(guān)于打點計時器的使用，說法正確的是()A．電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源B．在檢測物體速率時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源C．使用的電源頻度越高，打點的時間間隔就越小D．紙帶上打的點越密，說明物體運動得越快2．在“練習(xí)使用打點計時器”的實驗中，下述操作正確的是()A．打點前，貨車應(yīng)緊靠打點計時器處，要先接通電源，待計時器開始打點穩(wěn)定后再釋放貨車B．舍棄紙帶上開頭比較密集的點，之后選定計數(shù)點C．打點頻度為50Hz，若每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點之間的時間間隔為0.1sD．實驗中應(yīng)使貨車速率盡量小些3．如圖145所示是一位朋友使用打點計時器得到的兩條紙帶，他將兩條紙帶(甲、乙)上下并排置于一起進行比較，在圖中A、B兩點之間，兩條紙帶(甲、乙)運動的時間之比是()圖145A．1∶1B．2∶1C．1∶2D．難以比較4.用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移．下邊是沒有按操作次序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，根據(jù)你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，之后按實際操作的合理次序，將各步驟的字母代號按次序?qū)懺诳瞻滋帲瓵．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(選填“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椅子上，讓紙帶穿過，并壓在下邊．C．用刻度尺檢測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，假若共有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)，再用手水平地帶動紙帶，紙帶上打下一系列小點．F．借助公式v＝ΔxΔt估算紙帶運動的平均速率．實驗步驟的合理次序是．5.某同事在“用打點計時器測速度”的實驗中打點計時器測速度實驗視頻，用打點計時器記錄了被貨車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點．相鄰計數(shù)點間的距離如圖143所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10s．(本題估算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)圖143(1)在實驗中打點計時器測速度實驗視頻，使用打點計時器時應(yīng)先再(選填“釋放紙帶”或“接通電源”)．(2)每兩個計數(shù)點間還有個點沒有標出．(3)試按照紙帶上各個計數(shù)點間的距離，每隔0.10s測一次速率，估算出打下B、C、D三個點時貨車的瞬時速率，并將各個速率值填入下表．vBvCvDvEvF數(shù)值(m·s－1)0.6400.721(4)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速率標在圖144直角座標系中，并畫出面包車的瞬時速率隨時間變化的關(guān)系圖線.課后作業(yè)基礎(chǔ)鞏固1電磁打點計時器是一種使用交流電源工作的計時儀器,按照打點計時器打出的紙帶,我們可以從紙帶上直接得到的數(shù)學(xué)量是()A.時間間隔B.位移C.瞬時速率D.平均速率2借助打點計時器打下的紙帶()A.能確切測出某點的瞬時速率B.能簡略測出某點的瞬時速率C.能確切測出某段時間內(nèi)的平均速率D.可用任意兩點間的平均速率代表某點的瞬時速率3使用電火花計時器剖析物體運動情況的實驗中:(1)在下述基本步驟中,正確的排列次序為。
A.把電火花計時器固定在椅子上B.安放紙帶C.抬起紙帶讓物體帶著紙帶運動D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開關(guān),進行打點(2)在安放紙帶時,要檢測墨盒紙盤是否早已正確地套在上。4電源的頻度為50Hz時,振針每隔0.02s打一個點。如今用打點計時器測定物體的速率,當(dāng)電源頻度高于50Hz時,倘若仍按50Hz的時間間隔打一個點估算,則測出的速率數(shù)值將比物體的真實值。5在“用打點計時器測速度”的實驗中,打點計時器使用的交變電壓的頻度為50Hz,記錄貨車運動的紙帶如圖所示,在紙帶上選擇標0、1、2、3、4、5的6個計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出。紙帶旁并排放著最小分度為毫米的刻度尺,刻度零點跟“0”計數(shù)點對齊,由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離填入下述表格中。距離d1d2d3檢測值/cm估算打計數(shù)點“2時”小車的瞬時速率v2=m/s。能力提高1在研究貨車的運動實驗中,由打點計時器打出紙帶,下述關(guān)于選定計數(shù)點的說法不正確的是()A.用計數(shù)點進行檢測估算,既便捷又可減少偏差B.相鄰計數(shù)點間的時間間隔應(yīng)是相等的C.相鄰計數(shù)點間的距離應(yīng)該是相等的D.計數(shù)點是從計時器打出的實際點中選下來的,相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)相等2在用“圖象法”處理實驗數(shù)據(jù)時,為了減少偏差()A.應(yīng)使縱、橫座標每單位寬度表示的數(shù)值大一些B.應(yīng)使縱、橫座標每單位寬度表示的數(shù)值小一些C.為使圖線通過每位實驗數(shù)據(jù)點,應(yīng)使圖線畫成折線D.應(yīng)使圖線畫成直線或光滑曲線,讓實驗數(shù)據(jù)點大致均勻分布在圖線附近,對于某些離線較遠的點可以舍棄3某次實驗中打出的一條紙帶如圖所示,圖中O為貨車運動的起始點,O點到A點之間點跡密集且有部份點不清晰。
A、B、C、D、E、F、G為所選定的計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點之間有4個點未畫出,電源頻度為50Hz,用毫米刻度尺檢測。可得()A.從O點到F點運動的時間為6×0.1sB.從O點到F點運動的時間為6×0.02sC.從A點到F點運動的平均速率5×0.1s0.5sD.通過檢測xOG的厚度,可知貨車從O到G的位移大小4用打點計時器測瞬時速率實驗時得到的一條紙帶的一部份如圖所示,從0點開始按照打點的先后依次標為0、1、2、3、4、5、6…,現(xiàn)今量得0、1間的距離x1=5.18cm,1、2間的距離x2=4.40cm,2、3間的距離x3=3.62cm,3、4間的距離x4=2.78cm,4、5間的距離x5=2.00cm,5、6間的距離x6=1.22cm(每0.02s打一次點)。(1)按照前面記錄,估算打點計時器在打1、2、3、4、5點時的速率并填在表中。位置12345v/(m·s-1)(2)依據(jù)(1)中表格,在圖中畫出面包車的速率—時間圖像,并說明貨車速率變化特性。5某同事借助打點計時器所記錄的紙帶來研究做直線運動貨車的運動情況。
實驗中獲得一條紙帶如圖所示。其中兩相鄰的計數(shù)點間有四個點未畫出。已知所用電源的頻度為50Hz,則打相鄰兩個計數(shù)點的時間為s。打A、C點時小車運動的速度vA=m/s,vC=m/s。[來源:學(xué)|科|網(wǎng)Z|X|X|K]6在“用打點計時器測速度”的實驗中,一條記錄貨車運動情況的紙帶如圖所示,在其上取了A、B、C、D、E5個計數(shù)點,每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點圖中沒有畫出,電火花計時器接在220V、50Hz的交流電源上。(1)由紙帶上的數(shù)據(jù)估算vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s。(此題估算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)在如圖所示座標系中做出貨車的v-t圖線(以打A點時開始計時)。查看更多