物理人教版必修1學(xué)案 1.4.1《實驗：用打點計時器測速度》

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111 1.4.1實驗：用打點計時器測速度 班級________姓名________學(xué)號_____ 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1. 了解兩種打點計時器的構(gòu)造、原理和使用方法。 2. 知道兩種計時器打點的時間間隔都是由電源的頻率決定的。如果電源的頻率為50Hz，則每隔0．02s打一個點。 3． 會利用打上點的紙帶研究物體的運動情況，掌握一些處理數(shù)據(jù)的基本方法。 學(xué)習(xí)重點: 學(xué)習(xí)難點： 主要內(nèi)容： 一、練習(xí)使用打點計時器 電磁打點計時器是一種使用低壓交流的計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它的工作電壓是4～6V。電源頻率是50Hz時，它每隔O．02s打一個點。 電火花計時器是利用火花放電時在紙帶上打出小孔而顯示出點跡的計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。使用時，墨粉紙盤套在低盤軸上，并夾在兩條紙帶之間。當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸產(chǎn)生火花放電。于是在運動的紙帶上就打出一列點跡。當(dāng)電源頻率是50Hz時，它每隔O．02s打一次點。 如果把紙帶跟運動的物體連接在一起，打點計時器便在紙帶上打下一系列的點，這些點既記錄了運動物體在不同時刻的位置，也記錄了相應(yīng)的時間。通過對紙帶上點子之間距離的研究，可以了解物體運動的情況。 二、注意事項： ①打點計時器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點，如遇到打出的是短橫線，應(yīng)調(diào)整一下振針距復(fù)寫紙片的高度使之增大一點。 ②使用計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 ③釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點計時器的位置。 ④使用電火花計時器時，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間，使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。 三、對打上點的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，目的是研究紙帶或與紙帶相連的物體的運動況。設(shè)打點計時器打點的時間間隔為T，那么紙帶上相鄰兩個點所表示的時間間隔就是T。如果數(shù)出紙帶上一系列點的總數(shù)為N，則打這些點所用的總時間為t=(N-1)T。如果測出這N個點之間的總距離s，則t時間內(nèi)紙帶運動的平均速度為 如果紙帶做勻速直線運動，此式計算出來的就是紙帶的運動速度。 課堂訓(xùn)練： 1．電磁打點計時器是一種使用_________(交流?直流?)電源的________儀器，它的工作電壓是________伏特。當(dāng)電源頻率是50赫茲時，它每隔________s打一次點。 2．根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是( ) A．時間間隔 B．位移 c．加速度 D．平均速度。 課后作業(yè)： 1．關(guān)于計數(shù)點的下列說法中，哪些是正確的? ( ) A．用計數(shù)點進(jìn)行測量計算，既方便，又可減小誤差。 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)當(dāng)是相等的。 D．計數(shù)點是從計時器打出的實際點中選出來，相鄰計數(shù)點間點痕的個數(shù)相等。 2．本實驗中，關(guān)于計數(shù)點間時間間隔的下列說法中正確的有 ( ) A．每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0．10秒。 B．每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔是O．08秒。 C．每隔五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0．08秒。 D．每隔五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0．10秒。 E．每五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔為0．08秒。 3．打點計時器振針打點的周期，決定于： ( ) A．交流電壓的高低。 B．交流電的頻率。 C．永久磁鐵的磁性強弱。 D．振針與復(fù)寫紙的距離。 4．如圖所示的四條紙帶，是某同學(xué)練習(xí)使用打點計時器得到的紙帶的右端后通過打點計時器。從點痕的分布情況可以斷定：紙帶_______是勻速通過打點計時器的，紙帶_____是越走越快的，紙帶_______是先越走越快，后來又越走越慢。 5．若所用電源頻率是50赫，圖中D紙帶，從A點通過計時器到B點通過計時器，歷時________s，位移為______米，這段時間內(nèi)紙帶運動的平均速度是______m／s。BC段的平均速度是______m／s，而AD段的平均速度是_______m／s。 閱讀材料：打點計時器原理及使用 教材上用的是J0203型打點計時器， 其工作原理可用右圖說明．當(dāng)線圈中通入 的交流電為正半周時，設(shè)電流方向如圖甲， 則線圈中被磁化的鋼制簧片左端為N極，永磁體的磁場就使簧片向下運動，振針就在紙帶上打 出一個點；當(dāng)交流電為負(fù)半周時，電流方向如圖乙，簧片左端變?yōu)閟極，永磁體的磁場就使簧 片向上運動．如此反復(fù)作用，簧片就振動起來．制造時使簧片的固有頻率為50赫，等于交流 電的頻率，這樣簧片就發(fā)生共振，振動頻率也是50赫，即周期為O．02秒，并且有較大的振幅。于是振針就每隔O．02秒向紙帶上打出一個清晰的點。 打點計時器在使用前應(yīng)進(jìn)行檢驗，打點周期的等時性不好的要進(jìn)行調(diào)整，具體方法請參 閱后面的參考資料。振針的高度應(yīng)適當(dāng)，并且不要松動，否則會出現(xiàn)漏點、雙點、等時性不良 等缺點，并對紙帶產(chǎn)生過大的摩擦阻力。紙帶在使用前要整平(可用熨斗熨)，以免造成打點 間隔變化或點子不清晰．每打完一條紙帶，要將圓形復(fù)寫紙片的位置調(diào)整一下，以充分利用它 的不同部位，保證打點清晰。打點器是按間歇工作設(shè)計的，每打完一條紙帶要及時切斷電源， 防止線圈過熱而損壞．在紙帶上測量長度時：不要用短尺一段一段她測量后相加．以免誤差積 累。打出的紙帶要貼在實驗報告中，作為原始記錄。 111