1、第四节测量直线运动物体的瞬时速度学习目标1了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其基本工作原理，并会安装和正确使用.2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的瞬时速度.3.能运用实验数据描绘vt图像，并会根据图像说明物体的运动情况.4.知道数字计时器的工作原理一、打点计时器1作用：打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器2种类：实验室常用的打点计时器有电火花计时器和电磁打点计时器两种3工作电源：电火花计时器的工作电源是220 V的交流(填“交流”或“直流”)电源电磁打点计时器的工作电源是46 V的交流(填“交流”或“直流”)电源4时间间隔：当电源频率为50 Hz时
2、，打点的时间间隔都是0.02 s.二、用打点计时器测量瞬时速度的方法1粗略表示某点瞬时速度的方法：在打出的纸带上，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移x，同时记录对应的时间t，就可算出各点附近的平均速度.把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度2练习使用打点计时器(1)把打点计时器固定在水平桌面上，安装好纸带(2)接通交流(填“直流”或“交流”)电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一系列点迹，然后关闭电源(3)取下纸带，选择某个清晰的点，往后数出若干个点，如果数出n个点，则第n个与第1个点之间的间隔数为(n1)个，由t0.02(n1) s，计算出纸带从第一个点运动到第n个点的时间(4
3、)用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离x.3测量沿斜面运动小车的瞬时速度(1)把打点计时器固定在斜面的顶端，将一辆系有纸带的小车放置在斜面上接通打点计时器的电源，让打点计时器开始打点，然后放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点，记录下小车的运动信息(2)在纸带上选取点迹清晰的一段，将某个能看清的点标为0，以后每隔0.1 s标一个计数点，相邻计数点间的位移为s1，s2，s3，s4，s5.用刻度尺测量相邻计数点间的位移(3)计算包含某个计数点在内的一段位移x，同时记录对应的时间t，利用v计算该计数点的瞬时速度4注意事项(1)打点前，应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位
4、置. (2)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)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源(4)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，即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离(5)为减小实验误差，1、2、3、4不一定是连续的计时点，可以每5个点(中间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点的时间间隔T0.1 s.(6)计算某计数点的瞬时速度时，一般地x、t应取该计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，vn.三、数字计时器1作用：可以将采集信息的时间显示出来的仪器2构成：由数字计时器和光电门组成图13计时原理(1)记录物体通过一个光
5、电门的时间当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，当物体离开光电门时，数字计时器停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间(2)数字光电门还可以记录物体经过两个光电门之间的时间以及测量物体运动的瞬时速度和平均速度一、打点计时器的使用(2020新乡市高一检测)(1)打点计时器是记录做直线运动物体的_和_的仪器电火花计时器是其中的一种，其工作电压是_，电火花计时器靠电火花和墨粉打点，当交流电源的频率为50 Hz时，它每隔_秒打一次点(2)以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是_A把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔
6、B把打点计时器与46 V低压交流电源相连C用手水平地拉动纸带，然后启动电源D关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离s0，用公式v计算纸带运动的平均速度答案(1)时间位移220 V0.02(2)BC解析(1)打点计时器是记录运动物体时间和位移的仪器，均使用交流电源，电火花计时器的工作电压是220 V，当交流电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点(2)电火花计时器使用220 V交流电源，故B错误；实验时应先启动电源，再拉动纸带，故C错误二、瞬时速度的测量(2019定远育才学校月考)(1)电磁打点计时器使用的电源是_(填“46 V交流”或“220 V交流”)电源，实验
7、室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点间的时间间隔为_ .(2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度对应的位置如图2所示(打点计时器所用电源频率为50 Hz)图2可求出A点到D点的距离是_ cm.(3)由实验数据可得A点到D点的平均速度是_ m/s；B点的瞬时速度是_ m/s.(结果均保留两位有效数字)答案(1)46 V交流0.1 s(2)4.10(3)0.140.13(2019青岛市高一期中)如图3所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz,0、1
8、、2、3、4、5、6是七个计数点每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示图3(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格v1v2v3v4v5数值/(ms1)0.200.610.70(2)在图4直角坐标系中画出运动物体的速度时间图像图4答案(1)0.400.69(2)见解析图解析(1)由于相邻两计数点之间还有四个点未画出，所以图中相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s，则v2 m/s0.40 m/s，v4 m/s0.69 m/s.(2)根据(1)表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到vt图像如图所示三、数字计时器的使用如图5所示，用数字计时器研究物体的直线运动.1和2
9、是固定在斜面上适当位置的两个光电门，让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的数字计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s滑块从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间为t0.31 s，已知滑块沿斜面方向的宽度为5.00 cm，测得光电门1和2之间的距离为0.54 m(结果均保留三位有效数字)图5(1)滑块通过光电门1时的速度v1_ m/s，通过光电门2时的速度v2_ m/s.(2)为使更接近瞬时速度，正确的措施是_A换用宽度更窄的滑块B换用宽度更宽的滑块C提高测量滑块宽度的精确度D使滑块的释放点更靠近光电门(3)滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度为
10、_ m/s.答案(1)1.002.50(2)A(3)1.74解析(1)滑块通过光电门1时的速度v11.00 m/s.滑块通过光电门2时的速度v22.50 m/s.(2)瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置时)的速度，当t0时，可看成物体的瞬时速度，x越小，t也就越小，A项正确，B项错误；提高测量滑块宽度的精确度，不能减小t，C项错误；使滑块的释放点更靠近光电门，滑块通过光电门时的速度可能更小，时间更长，D项错误(3)滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度1.74 m/s.1(打点计时器的使用)(2020定远育才学校月考)电火花计时器是一种使用_(填“直流”或“交流”)电源
11、的计时仪器，工作电压为_V；若电源的频率为50 Hz，则每相邻两个计时点间的时间间隔为_s；若在实验时交流电源的电压突然减小且实验者并不知道，那么实验者根据纸带上的数据计算某段时间内的平均速度值与实际值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)操作基本步骤如下A当纸带通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器B将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器C接通电源，听到放电声，立即拖动纸带运动上述步骤正确的顺序是_(填写步骤编号)答案交流2200.02不变BCA2(数字计时器的原理及数据处理)用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度如图6所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记
12、录了遮光条通过光电门1的时间为t10.29 s，通过光电门2的时间为t20.11 s，已知遮光条的宽度为3.0 cm，则滑块通过光电门1的速度为_m/s，通过光电门2的速度为_m/s.(结果均保留两位有效数字)图6答案0.100.27解析由于滑块经过光电门时遮光条的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光条挡光时间内的平均速度表示经过光电门1的速度为v1 m/s0.10 m/s，经过光电门2的速度为v2 m/s0.27 m/s.3(瞬时速度的测量)图7是用打点计时器测量小车瞬时速度时得到的一条纸带的一部分，从0点开始按照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离
13、x15.18 cm,1、2间的距离x24.40 cm,2、3间的距离x33.62 cm,3、4间的距离x42.78 cm,4、5间的距离x52.00 cm,5、6间的距离x61.22 cm.(每0.02 s打一次点)图7(1) 在实验中，使用打点计时器时应先_再_(填“释放纸带”或“接通电源”)(2)根据上面的记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时小车的速度值并填在表中位置12345v/(ms1)(3)根据(2)中表格，在图8中画出小车的速度时间图像，并说明小车速度变化的特点图8答案(1)接通电源释放纸带(2)、(3)见解析解析(2)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示，打相邻两计数点的时间间隔T20.02 s0.04 s，则打1点时：v11.20 m/s打2点时：v21.00 m/s打3点时：v30.80 m/s打4点时：v40.60 m/s打5点时：v50.40 m/s(3)描点并连线得小车的速度时间图像，如图所示，由图像可知，小车速度逐渐减小