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第
節
4
科學測量：做直線運動物體的瞬時速度
高中物理 必修第一冊
第2章
1.練習使用打點計時器。
2.能測量瞬時速度，并判斷物體的運動情況。
3.描點法畫圖像。
學習目標
實驗室中小車的運動是物理學中最簡單的物體運動。我們如何測量小車各時刻的瞬時速度呢 可直接用直尺和秒表測量位移和時間，但誤差較大，用什么方法可減小測量誤差呢？
引入
一、運動時間和位移的記錄
電磁打點計時器
電火花打點計時器
1.兩種常見打點計時器
直流？
交流？
（1）電磁打點計時器
①原理
②構造
③工作電壓：4-6V
（2）電火花打點計時器
①構造：如下圖
②原理：脈沖電流經放電針、墨粉紙盤放電
③工作電壓：220V
尖端放電
0.02s
打點計時器是一種計時儀器，并且能記錄物體的相對位置。
使用的共同特點：必須使用交流電
我國民用交流電頻率為50Hz，所以所打的兩個點間的時間間隔為0.02s
1.實驗目的
（1）測量小車的瞬時速度。
（2）判斷沿斜面下滑的小車是否做勻變速直線運動。
（3）學習使用打點計時器。
2.實驗器材
電磁打點計時器(或電火花打點計時器)、低壓交流電源(或220 V交流電源)、紙帶、長木板(或者軌道)、U形夾、小車、毫米刻度尺。
二、測量小車的瞬時速度
討論
(1)如何減小由于位移Δx的選取而帶來的系統誤差 (科學思維)
提示:可以選擇以計數點為中心的較小位移來求平均速度。
(2)如何減小由于位移的測量而帶來的偶然誤差 (科學思維)
提示:①減小測量誤差的方法是一次測量完成,即一次測出各計數點到起始計數點0的距離,再分別計算出各計數點間的位移。
②減小坐標單位選取的誤差,是應選取合適的坐標單位,利用坐標紙作圖。
均勻分布在兩側
平均值
接通電源
釋放小車
斷開電源
計時
計數
0.02 s×5
0.1
例1 某同學在做“小車速度隨時間變化規律”的實驗,細線一端與小車相連,另一端繞過定滑輪懸掛鉤碼,通過打點計時器和紙帶記錄了小車的運動情況。
(1)實驗中除了電磁打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、一端附有滑輪的長直軌道、細線、鉤碼、導線及開關外,在下面的器材中,必須使用的有(填選項代號)__________。
A.220 V、50 Hz交流電源　B.電壓可調的直流電源
C.4～6 V、50 Hz交流電源 D.刻度尺 E.秒表 F.天平
(2)實驗過程中,下列操作正確的是__________(填選項代號)。
A.將接好紙帶的小車停在靠近滑輪一端
B.將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器一端
C.先釋放小車,待小車有較大速度后再接通電源
D.先接通電源,待打點穩定后再釋放小車
BD
CD
解析：(1)電磁打點計時器使用電壓為不高于6 V、50 Hz 交流電源;處理紙帶時需要用刻度尺,由于打點計時器記錄了小車運動時間,因此不需要秒表,不需要天平,故需要C、D。(2)實驗操作時,將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處,先接通電源,再釋放小車,故B、D正確,A、C錯誤。
例2 某同學在做“用打點計時器測速度”的實驗時,得到一條點跡清晰的紙帶如圖所示,在紙帶上依次選出7個計數點,分別標記為和,每相鄰的兩個計數點間還有四個點未畫出,每相鄰兩計數點間時間間隔為T,打點計時器所用電源的頻率是50 Hz。
(1)測得C、D兩點間距=2.70 cm,DE兩點間距2.90 cm,則根據數據計算:打D點時紙帶的速度______(用表示),速度值m/s(保留三位有效數字)。
(2)該同學分別計算出其他點對應的速度:請根據以上數據在如圖所示的坐標紙上作出小車運動的圖像。
0.280
【解析】(1)勻變速直線運動中,平均速度等于中間時刻的瞬時速度,故在D點的速度大小為因為每相鄰兩計數點間還有4個點,所以相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1 s,故vD=0.280 m/s;
(2)如圖所示。
謝 謝！

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