【物理】2019届一轮复习人教版实验：用打点计时器测速度学案

【物理】2019届一轮复习人教版实验：用打点计时器测速度学案

知识点梳理 一.两种打点计时器 ‎1.电磁式打点计时器：电磁打点计时器是一种能按照相等时间间隔，在纸带上连续打点的仪器。所用电源应是交流电源，通常的工作电压在6V以下，当电源的频率为50H 时，每隔0.02s打一次点，如图甲所示 ‎2.电火花计时器：电火花计时器的计时原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉，所用电源为交流电源，且通常工作电压为220V，当电源的频率为50H 时，每隔0.02s打一次点如图乙所示 ‎3.使用电池打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在轴上，放在纸带的 （填“上面”或“下面”）打点时应先接通电源（填“接通电源”或“释放纸带”）后释放纸带（填“接通电源”或“释放纸带”）‎ ‎4.纸带上记录的是一段时间内运动物体通过的位移对于从实验中得到的纸带，纸带上的点有疏有密，点迹密集的地方表示物体运动的速度较小（填“较大”或“较小”）‎ 二.求瞬时速度 ‎1.求瞬时速度 根据B、D两点间的位移 和时间 ，算出物体在这两点间的平均速度，可以用这个平均速度代表物体经过C点时的瞬时速度。‎ ‎2.使用光电门传感器来测速度时，若挡光板的宽度为d，挡光时间为t，则通过光电门时的速度为 ‎ 考点题组训练 题组一 练习使用打点计时器 ‎1.(多选)下列关于打点计时器的认识中，正确的是(　　)‎ A． 电磁打点计时器的工作电压是6 V，所以可以用4节1.5 V的干电池供电 B． 电火花打点计时器使用的是220 V交流电源，可以直接接入生活用电 C． 使用电火花打点计时器打点过程中，发现打的点迹很不清晰、颜色偏淡，则可能需要更换新的墨粉纸盘 D． 在使用打点计时器时，当接入电源频率为50 H 时，则每0.02 s 打一个点 ‎【答案】BCD ‎ ‎2.如图所示是电火花计时器的示意图．电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用__________（选填“交流”或“直流”）电源．其工作时的基本步骤如下：‎ A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器 B．将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座 C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 D．接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是　　．（按顺序填写步骤编号）‎ ‎【答案】交流；CBDA ‎ ‎【解析】：电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用交流电源，当电源的频率为50 H 时，它每隔0.02 s打一次点；实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行．上述步骤正确的顺序是CBDA．‎ ‎3.以下关于打点计时器的说法正确的是(　　)‎ A．电磁打点计时器和电火花计时器都不可以接直流电源，应该接6V以下的低压交流电源 B．电磁打点计时器和电火花计时器都用到一张黑色小纸片，它其实就是复写纸 C．电磁打点计时器是利用火花放电的原理进行工作的仪器 D．电火花计时器与电磁打点计时器比较，它的实验误差较小．‎ ‎【答案】D ‎ ‎4. 关于纸带上打点间隔的分析，下列说法正确的是（　　）‎ A．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做加速运动 B．沿着点迹运动的方向看去，点间距离越来越小，说明纸带在做减速运动 C．纸带上点间间隔相等，表示纸带是匀速运动的 D．纸带上点间间隔相等，表示纸带是变速运动 ‎【答案】BC ‎ ‎【解析】 沿着纸带运动的方向看去，点间距离越来越小，相邻的计数点间的时间间隔不变，所以纸带在做减速运动，故A错误，B正确；纸带上点间间隔相等，表示纸带运动是匀速的，故C正确，D错误；‎ ‎5.用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处．‎ A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压______(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上．‎ B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在______下面．‎ C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx.‎ D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝________.‎ E．打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．‎ F．利用公式＝计算纸带运动的平均速度．‎ 实验步骤的合理顺序是________．‎ ‎【答案】交流　限位孔　复写纸　(n－1)×0.02 s　BAEDCF；‎ ‎【解析】‎ ‎：电磁打点计时器使用低压交流电源，使用时应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；纸带上记录的时间Δt＝(n－1)×0.02 s．合理的实验步骤为B、A、E、D、C、F.‎ 题组二 测量瞬时速度 ‎1.某同学在做“练习使用打点计时器”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四个点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50 H ． ‎ ‎（1）相邻两个计数点间的时间为　            　．‎ ‎（2）打第四个计数点时纸带的速度v1 =            　 m/s．‎ ‎【答案】（1）0.1 s；（2）1.2． ‎ ‎2.在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是(　　)‎ A． ＝vD，Δt1＝0.14 s B． ＝vD，Δt2＝0.06 s C． ＝vD，Δt3＝0.1 s D． ＝vD，Δt4＝0.04 s ‎【答案】D ‎ ‎【解析】求D点的瞬时速度，最准确的应是包含该点与该点相邻的两点之间的平均速度．C选项错在时间间隔上，CE间的时间间隔应为0.04 s.‎ ‎3.如下图所示是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带，舍去前面比较密集的点，从0点开始每5个点取一个计数点：0、1、2、3、4、5、6，量得s1＝1.30 cm，s2＝3.10 cm，s3＝5.38 cm，s4＝8.16 cm，s5＝11.45 cm，s6＝15.26 cm，‎ ‎(1)计算打下1、2、3、4、5五个计数点时小车的瞬时速度(要求保留3位有效数字)‎ ‎(2)将1、2、3、4、5各个时刻的瞬时速度标在如下图所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．‎ ‎【答案】 (1) 0.155　0.204　0.253　0.304　0.355‎ ‎（2）‎ ‎(2)根据所求出各点速度大小，采用描点法得出图象如下所示：‎ ‎4.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为Δx，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使更接近瞬时速度，正确的措施是 (　　)‎ A． 换用宽度更窄的遮光条 B． 提高测量遮光条宽度的精确度 C． 使滑块的释放点更靠近光电门 D． 增大气垫导轨与水平面的夹角 ‎【答案】A ‎5.光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时，光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间．现有一辆小车带有宽度为d（很窄）的挡光片做匀变速直线运动，先后通过第一个光电门和第二个光电门，光电计时器记录下的挡光时间分别是t1和t2，挡光片从第一个光电门运动到第二个光电门用时t ‎（1）小车通过第一个光电门的平均速度为__________________；‎ ‎（2）如果将小车通过光电门的平均速度看作小车的瞬时速度，小车从第一个光电门运动到第二个光电门的加速度为__________________。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎6.‎ 光电计时器是一种常用的计时仪器，其结构如图甲所示，a，b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间．现在某滑块在斜面上滑行，先后通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别为t1＝5×10－2 s，t2＝3×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt＝0.15 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度为d，示数如图乙所示．实验中可计算得出滑块的长度d为________cm，滑块通过光电门1的速度v1为______m/s，滑块通过光电门2的速度v2为______m/s，滑块的加速度大小为______m/s2.(结果保留两位小数)‎ ‎【答案】4.45　0.89　1.48　3.93‎ ‎7.像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用图乙所示装置测量，乙图中MN是水平桌面，PQ是长1 m左右的木板，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s．用游标卡尺测量小滑块的宽度d.读出滑块的宽度d＝5.015 cm.则滑块通过光电门1的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2的速度v2＝________m/s.‎ ‎【答案】1.003　2.508‎ ‎【解析】挡光时间就是滑块通过光电门的时间，由于时间很短，所以该过程中的平均速度近似等于滑块通过光电门的速度，故v1＝ m/s＝1.003 m/s，v2＝ m/s≈2.508 m/s. ‎