实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度课标解读课标要求素养形成1.练习使用打点计时器2.会利用打点计时器测量纸带的平均速度和瞬时速度科学探究:认识并会使用打点计时器测物体的运动时间和位移;由打点计时器打出的纸带上的点,探究物体运动的变化规律一、实验目的1.练习使用打点计时器;2.会利用打点计时器测量纸带的平均速度和瞬时速度。二、实验原理1.打点计时器的原理及使用电火花打点计时器电磁打点计时器结构图示工作电压①220V交流电②4~6V交流电打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期③0.02s④0.02s记录信息位移、时间2.测量纸带的平均速度和瞬时速度(1)测量平均速度:如图所示是打点计时器打出的一条纸带示意图,测出D、G间的位移和所用时间,利用v=⑤ΔxΔt计算平均速度。(2)测量瞬时速度:纸带上某一位置的瞬时速度,可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示,即根据v=ΔxΔt,当Δt或Δx较小时,用这个⑥平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。如图所示,E点的瞬时速度可用DF段的平均速度代表,即vE=⑦ΔxΔt。三、实验步骤1.练习使用打点计时器(1)把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过限位孔,压在复写纸下。(2)把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的正负接线柱相连接。(3)打开电源开关,用手水平拉动纸带,纸带上就打下了许多小点。(4)取下纸带,关闭电源,从能看得清的某个点数起,数一数纸带上共有多少个点,如果有n个点,那么点的间隔数为(n-1),纸带的运动时间为0.02×(n-1)s。(5)用刻度尺测量从开始计数的一点到最后一点间的距离x。2.利用纸带分析物体运动情况(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象。(2)分析纸带上点与点间距的变化情况。(3)若点与点之间的距离相等,就可判断物体做匀速直线运动,若点与点间距越来越大,则物体做加速运动,反之做减速运动。四、数据处理1.练习使用打点计时器:在纸带上找出连续的6个点,分别标上A、B、C、D、E、F,用刻度尺量出相邻两个点之间的距离x1、x2、x3、x4、x5,把数据填入表中。A和B的距离x1/mB和C的距离x2/mC和D的距离x3/mD和E的距离x4/mE和F的距离x5/m2.根据纸带求解物体运动的速度(1)求解平均速度根据v=ΔxΔt,求出任意两点间的平均速度。两点间的位移Δx可以用刻度尺测量出,Δt为两点间的间隔数与单个时间间隔0.02s的乘积。如图所示,将打好点的纸带从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,比如共数出n个点,用刻度尺测出第1个点到第n个点的距离Δx,并算出这n个点的时间间隔,则平均速度v=Δx(n-1)T(T=0.02s)。(2)粗略计算瞬时速度当一段位移Δx对应的时间Δt很小时,我们可用这段时间内的平均速度来表示Δt中某一时刻的瞬时速度。如图所示,ΔxΔt可以大致表示C点的瞬时速度,即vC=ΔxΔt,A、B两点离C点越近,算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度。然而A、B两点距离过小时,测量误差会增大,所以应根据实际情况选取这两个点。3.数据处理,画出v-t图像(1)根据v=ΔxΔt计算出的速度可以代表在Δx这一段位移内任意一点的瞬时速度,将数据填入表中。位置0123456…x/mΔx/mΔt/sv/(m·s-1)(2)建立平面直角坐标系,如图,根据测量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,即物体运动的v-t图像。五、注意事项1.如果在纸带上数出了n个点,那么,它们的间隔数是(n-1)个,它们的时间间隔为(n-1)×0.02s。2.使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带。3.手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。4.使用电火花打点计时器时,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。5.为了减小实验误差,计数点要每隔T=0.1s选一个,即每隔四个点取一个计数点,而计算计数点的瞬时速度时,Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间,即vn=xn+xn+12T。6.打点计时器不能连续工作太长时间,打完点之后应立即关闭电源。7.对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。8.实验前要检查打点计时器打点的稳定性和清晰程度,必要时要...
