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[!--downpath--]學(xué)員姓名：年級(jí)：初中一年級(jí)補(bǔ)習(xí)課目：數(shù)學(xué)學(xué)科教師：講課日期：講課時(shí)段：講課主題實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度教學(xué)目的理解速率和平均速率的概念。教學(xué)重點(diǎn)了解兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理；會(huì)安裝并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；理解按照紙帶檢測(cè)速率的原理并會(huì)檢測(cè)瞬時(shí)速率；明晰速率—時(shí)間圖像的意義。教學(xué)內(nèi)容一、實(shí)驗(yàn)原理1.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理構(gòu)造(如圖)項(xiàng)目電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器原理電磁作用下振針震動(dòng)打點(diǎn)脈沖電壓經(jīng)放電針、墨粉紙盤(pán)放電打點(diǎn)電源4-6V交流電源220V交流電源打點(diǎn)周期0.02s0.02s異同點(diǎn)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(yùn)動(dòng)情況并能估算平均速率(1)在紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為0.02s(電源頻度為50Hz),所以點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動(dòng)的速率很小。(2)依據(jù)v=tx??求出任意兩點(diǎn)間的平均速率，這兒x?可以是用尺子檢測(cè)出兩點(diǎn)間的距離，t?為兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔數(shù)與0.02s的乘積，這兒必須明晰所求的是那兩點(diǎn)的平均速率。3.簡(jiǎn)略估算瞬時(shí)速率如圖所示,D的瞬時(shí)速率可以簡(jiǎn)略地由包含D點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速率來(lái)表示,即可以用B、F(或C、E)兩點(diǎn)間的平均速率來(lái)取代D點(diǎn)的瞬時(shí)速率。
4.v-t圖像與其畫(huà)法為了更直觀(guān)地反映物體的運(yùn)動(dòng)情況,我們可以用v-t圖像來(lái)表示速率隨時(shí)間的變化規(guī)律。以速率v為橫軸、時(shí)間t為縱軸構(gòu)建直角座標(biāo)系,按照估算出的不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速率值,在座標(biāo)系中描點(diǎn),最后用平滑曲線(xiàn)把這種點(diǎn)聯(lián)接上去就得到了一條才能描述速率v與時(shí)間t關(guān)系的圖線(xiàn)。二、實(shí)驗(yàn)步驟1.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在椅子上,了解它的結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)說(shuō)明把紙帶裝好。(3)接通電源,用手水平地拖動(dòng)紙帶,紙帶上就打出一行小點(diǎn),此后立刻關(guān)掉電源。2.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器檢測(cè)瞬時(shí)速率(1)取下紙帶,從才能認(rèn)清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始,往前數(shù)出若干點(diǎn)。將數(shù)出的點(diǎn)數(shù)n及那些點(diǎn)界定下來(lái)的間隔數(shù)填入表中。并據(jù)此估算出紙帶從第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,將結(jié)果填入表中。(2)用刻度尺檢測(cè)出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離Δx,并填入表中。(3)依據(jù)紙帶從第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離Δx,估算出紙帶在時(shí)間t內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均速率v,并填入表中。點(diǎn)數(shù)間隔數(shù)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器檢測(cè)瞬時(shí)速率用某段時(shí)間內(nèi)的平均速率簡(jiǎn)略代表這段時(shí)間內(nèi)某點(diǎn)的瞬時(shí)速率。
所取的時(shí)間間隔越接近該點(diǎn),這些描述方式越確切。如圖所示,檢測(cè)出包括D點(diǎn)在內(nèi)的B、F兩點(diǎn)間的位移Δx和時(shí)間Δt,算出紙帶在這兩點(diǎn)間的平均速率vΔΔ,用這個(gè)平均速率代表紙帶經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速率。tx??可以大致表示D點(diǎn)的瞬時(shí)速率，B、F兩點(diǎn)離D點(diǎn)越近，算出的平均速率越接近D的瞬時(shí)速率。須要注意的是B、F兩點(diǎn)距離過(guò)小則檢測(cè)偏差減小，應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際情況選定這兩個(gè)點(diǎn)2.用v-t圖像描述物體的速率(1)v-t圖像的畫(huà)法:用縱軸表示時(shí)間t,橫軸表示速率v,構(gòu)建直角座標(biāo)系。按照檢測(cè)的數(shù)據(jù)在座標(biāo)系中描點(diǎn),之后用平滑的曲線(xiàn)把這種點(diǎn)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(guān)地表示速率隨時(shí)間變化的情況,它不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡。(3)圖像法是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常用技巧。運(yùn)用圖像處理數(shù)據(jù)有許多優(yōu)點(diǎn),如可以使化學(xué)規(guī)律直觀(guān)易懂,可以減少偏差,可以便捷地獲得個(gè)別未經(jīng)檢測(cè)或難以直接檢測(cè)的化學(xué)數(shù)據(jù)等。六、誤差剖析1.借助平均速率來(lái)取代計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速率帶來(lái)系統(tǒng)偏差。為減少偏差,應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移Δx來(lái)求平均速率。2.分段檢測(cè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來(lái)偏差。
為減少此偏差,應(yīng)一次性測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離,再分別估算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。七、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.正確安裝復(fù)寫(xiě)紙,調(diào)節(jié)復(fù)寫(xiě)紙位置,使紙帶從復(fù)寫(xiě)紙圓片下穿過(guò)。2.將計(jì)時(shí)器接入50Hz交流電源,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)從交流4V開(kāi)始,觀(guān)察振片震動(dòng)情況,若振幅較小,再下降電流至6V。3.接通電源,計(jì)時(shí)器工作,待1-2s后再拖動(dòng)紙帶打出點(diǎn)跡。觀(guān)察點(diǎn)跡是否清晰,打完點(diǎn)后,立刻關(guān)掉電源(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的,防止線(xiàn)圈過(guò)熱而毀壞)。4.在紙帶上打不出點(diǎn)或點(diǎn)跡顏色過(guò)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(xiě)紙位置或更換復(fù)寫(xiě)紙;調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針高度。5.畫(huà)v-t圖像時(shí),縱軸與橫軸單位寬度的確定要按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大值、最小值合理選定,使描畫(huà)的圖像能飽含座標(biāo)平面的大部份空間。6.畫(huà)v-t圖像時(shí),不可以用折線(xiàn)將座標(biāo)系中所勾勒的點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)接,而應(yīng)用一條平滑曲線(xiàn)來(lái)“擬合”坐標(biāo)系中所描出的點(diǎn)。這樣,曲線(xiàn)反映的規(guī)律才更接近真實(shí)情況?！纠}1】一朋友在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),紙帶上的點(diǎn)不是圓點(diǎn)而是一些短線(xiàn),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(diǎn)針壓得過(guò)緊【例題2】某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn),圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D為每?jī)牲c(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。
按照?qǐng)D中標(biāo)出的數(shù)據(jù),問(wèn):打A、D點(diǎn)時(shí)間間隔內(nèi)紙帶的平均速率有多大?打B點(diǎn)時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速率有多大?你能算出打OD點(diǎn)時(shí)間間隔內(nèi)紙帶的平均速率嗎?【例題3】一條借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖所示,0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示。求出打計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)對(duì)應(yīng)的紙帶的瞬時(shí)速率并畫(huà)出速率—時(shí)間圖像。練一練1．關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，說(shuō)法正確的是()A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是6V以下的直流電源B．在檢測(cè)物體速率時(shí)，先讓物體運(yùn)動(dòng)，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源C．使用的電源頻度越高，打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小D．紙帶上打的點(diǎn)越密，說(shuō)明物體運(yùn)動(dòng)得越快2．在“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”的實(shí)驗(yàn)中，下述操作正確的是()A．打點(diǎn)前，貨車(chē)應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，要先接通電源，待計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放貨車(chē)B．舍棄紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，之后選定計(jì)數(shù)點(diǎn)C．打點(diǎn)頻度為50Hz，若每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1sD．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使貨車(chē)速率盡量小些3．如圖145所示是一位朋友使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jìn)行比較，在圖中A、B兩點(diǎn)之間，兩條紙帶(甲、乙)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比是()圖145A．1∶1B．2∶1C．1∶2D．難以比較4.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．下邊是沒(méi)有按操作次序?qū)懙牟煌暾膶?shí)驗(yàn)步驟，根據(jù)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，之后按實(shí)際操作的合理次序，將各步驟的字母代號(hào)按次序?qū)懺诳瞻滋帲瓵．在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩接線(xiàn)柱上分別接上導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)柱上．B．把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在椅子上，讓紙帶穿過(guò)，并壓在下邊．C．用刻度尺檢測(cè)從計(jì)時(shí)開(kāi)始點(diǎn)到最后一個(gè)點(diǎn)間的距離Δx.D．切斷電源，取下紙帶，假若共有n個(gè)清晰的點(diǎn)，則這段紙帶記錄的時(shí)間Δt＝.E．打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，再用手水平地帶動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列小點(diǎn)．F．借助公式v＝ΔxΔt估算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速率．實(shí)驗(yàn)步驟的合理次序是．5.某同事在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度實(shí)驗(yàn)視頻，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被貨車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖143所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)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(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度實(shí)驗(yàn)視頻，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先再(選填“釋放紙帶”或“接通電源”)．(2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出．(3)試按照紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，每隔0.10s測(cè)一次速率，估算出打下B、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)貨車(chē)的瞬時(shí)速率，并將各個(gè)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(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速率標(biāo)在圖144直角座標(biāo)系中，并畫(huà)出面包車(chē)的瞬時(shí)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線(xiàn).課后作業(yè)基礎(chǔ)鞏固1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源工作的計(jì)時(shí)儀器,按照打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)間間隔B.位移C.瞬時(shí)速率D.平均速率2借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶()A.能確切測(cè)出某點(diǎn)的瞬時(shí)速率B.能簡(jiǎn)略測(cè)出某點(diǎn)的瞬時(shí)速率C.能確切測(cè)出某段時(shí)間內(nèi)的平均速率D.可用任意兩點(diǎn)間的平均速率代表某點(diǎn)的瞬時(shí)速率3使用電火花計(jì)時(shí)器剖析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中:(1)在下述基本步驟中,正確的排列次序?yàn)椤?span style="display:none">dnh物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
A.把電火花計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開(kāi)關(guān),進(jìn)行打點(diǎn)(2)在安放紙帶時(shí),要檢測(cè)墨盒紙盤(pán)是否早已正確地套在上。4電源的頻度為50Hz時(shí),振針每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。如今用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定物體的速率,當(dāng)電源頻度高于50Hz時(shí),倘若仍按50Hz的時(shí)間間隔打一個(gè)點(diǎn)估算,則測(cè)出的速率數(shù)值將比物體的真實(shí)值。5在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交變電壓的頻度為50Hz,記錄貨車(chē)運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示,在紙帶上選擇標(biāo)0、1、2、3、4、5的6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。紙帶旁并排放著最小分度為毫米的刻度尺,刻度零點(diǎn)跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊,由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離填入下述表格中。距離d1d2d3檢測(cè)值/cm估算打計(jì)數(shù)點(diǎn)“2時(shí)”小車(chē)的瞬時(shí)速率v2=m/s。能力提高1在研究貨車(chē)的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶,下述關(guān)于選定計(jì)數(shù)點(diǎn)的說(shuō)法不正確的是()A.用計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)估算,既便捷又可減少偏差B.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)是相等的C.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離應(yīng)該是相等的D.計(jì)數(shù)點(diǎn)是從計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)中選下來(lái)的,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間點(diǎn)痕的個(gè)數(shù)相等2在用“圖象法”處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),為了減少偏差()A.應(yīng)使縱、橫座標(biāo)每單位寬度表示的數(shù)值大一些B.應(yīng)使縱、橫座標(biāo)每單位寬度表示的數(shù)值小一些C.為使圖線(xiàn)通過(guò)每位實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn),應(yīng)使圖線(xiàn)畫(huà)成折線(xiàn)D.應(yīng)使圖線(xiàn)畫(huà)成直線(xiàn)或光滑曲線(xiàn),讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)大致均勻分布在圖線(xiàn)附近,對(duì)于某些離線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以舍棄3某次實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖所示,圖中O為貨車(chē)運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn),O點(diǎn)到A點(diǎn)之間點(diǎn)跡密集且有部份點(diǎn)不清晰。
A、B、C、D、E、F、G為所選定的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,電源頻度為50Hz,用毫米刻度尺檢測(cè)?？傻?)A.從O點(diǎn)到F點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為6×0.1sB.從O點(diǎn)到F點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為6×0.02sC.從A點(diǎn)到F點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的平均速率5×0.1s0.5sD.通過(guò)檢測(cè)xOG的厚度,可知貨車(chē)從O到G的位移大小4用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)瞬時(shí)速率實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部份如圖所示,從0點(diǎn)開(kāi)始按照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)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(diǎn))。(1)按照前面記錄,估算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)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(huà)出面包車(chē)的速率—時(shí)間圖像,并說(shuō)明貨車(chē)速率變化特性。5某同事借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所記錄的紙帶來(lái)研究做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)貨車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。
實(shí)驗(yàn)中獲得一條紙帶如圖所示。其中兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。已知所用電源的頻度為50Hz,則打相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間為s。打A、C點(diǎn)時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度vA=m/s,vC=m/s。[來(lái)源:學(xué)|科|網(wǎng)Z|X|X|K]6在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中,一條記錄貨車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶如圖所示,在其上取了A、B、C、D、E5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)圖中沒(méi)有畫(huà)出,電火花計(jì)時(shí)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(biāo)系中做出貨車(chē)的v-t圖線(xiàn)(以打A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí))。查看更多