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第一章 運(yùn)動(dòng)的描述
第3節(jié) 課時(shí)2 測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度
1.學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量物體的速度。
2.能利用v-t圖象分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描述物體的運(yùn)動(dòng)。
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕毩?xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量平均速度、瞬時(shí)速度的研究方法，描繪速度—時(shí)間圖象 。
2.實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、8 V交變電源(電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交變電源)、復(fù)寫(xiě)紙(或墨粉紙盤(pán))、導(dǎo)線(xiàn)若干、刻度尺、紙帶、坐標(biāo)紙。
知識(shí)點(diǎn)一：測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度
3.實(shí)驗(yàn)步驟
①把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,紙帶穿過(guò)限位孔,把復(fù)寫(xiě)紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并且壓在紙帶上面。
②把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線(xiàn)柱接到8V的低壓交流電源上。
③使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲得3～5條紙帶.
④選擇一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶，測(cè)出紙帶從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt.
⑤用刻度尺測(cè)量第1個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)間的位移Δx.
4.數(shù)據(jù)處理
(1)測(cè)量平均速度
若電源頻率為50 Hz，每隔0.1 s(或更短)計(jì)算一次平均速度.
①在圖中選取紙帶上一點(diǎn)為起始點(diǎn)0，后面每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別用數(shù)字1,2,3，…標(biāo)出這些計(jì)數(shù)點(diǎn)；
②測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離x，記錄在表1中；
③計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移Δx，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt；
④根據(jù)Δx和Δt計(jì)算紙帶在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的平均速度v.
位置 0 1 2 3 4 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m·s－1)
表1 手拉紙帶的位移和平均速度
(2)測(cè)量瞬時(shí)速度
每隔0.06 s計(jì)算一次速度
①選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶；
②從紙帶起始點(diǎn)0算起，后面每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)；
③測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離x，記錄在表2中；
④計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移Δx，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt；
⑤根據(jù)Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx這一區(qū)間內(nèi)任意一點(diǎn)的瞬時(shí)速度.將算出的各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度值記錄在表2中.
位置 0 1 2 3 4 5 6 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m·s－1)
5.注意事項(xiàng)
①實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好，以免拉動(dòng)紙帶時(shí)晃動(dòng)，并要先輕輕試?yán)垘?，?yīng)無(wú)明顯的阻滯現(xiàn)象。
②使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再拉動(dòng)紙帶。
③手拉動(dòng)紙帶時(shí)速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。
④使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤(pán)位于紙帶上方；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)讓紙帶穿過(guò)限位孔，壓在復(fù)寫(xiě)紙下面。
⑤使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，如打出點(diǎn)較輕或是短線(xiàn)，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫(xiě)紙的高度。
⑥打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長(zhǎng)時(shí)間，打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。
⑦對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要分段測(cè)量各段的位移，正確的做法是一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到起始測(cè)量點(diǎn)O之間的距離)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。
⑧如果電源頻率為50 Hz，在紙帶上數(shù)出了n個(gè)點(diǎn)，那么它們的間隔數(shù)是(n－1)個(gè)，它們的時(shí)間間隔為(n－1)×0.02 s.
知識(shí)點(diǎn)二：速度—時(shí)間圖像
（1）建立坐標(biāo)系：以時(shí)間 t 為橫軸，速度 v 為縱軸
（2）描點(diǎn)
（3）用平滑的曲線(xiàn)連起來(lái)
v/（m·s-1）
t/s
o
1.圖像特點(diǎn)：
2.作圖步驟：
速度-時(shí)間圖像或 v-t 圖像
直觀
3.認(rèn)識(shí)圖象
① 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度圖象是一條平行于時(shí)間軸的直線(xiàn)．
②變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度圖象隨時(shí)間而變化
Ｏ
v
ｔ
①
②
4.理解圖象
若圖象位于時(shí)間軸的上方,表示物體運(yùn)動(dòng)方向與正方向相同；
位于時(shí)間軸下方,表示物體運(yùn)動(dòng)方向與正方向相反。
Ｏ
v/m﹒s-1
ｔ/s
①
②
Ｏ
v
ｔ
vo
8
-8
5.應(yīng)用圖線(xiàn)
(1)確定某時(shí)刻的速度
(2)判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(靜止、勻速、變速)
(3)判斷運(yùn)動(dòng)的方向(正方向、負(fù)方向)
Ｏ
v
ｔ
t1
v1
1.如圖所示,為一物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.BC段和CD段的運(yùn)動(dòng)方向相反
B.CD段和DE段的運(yùn)動(dòng)方向相反
C.物體在D點(diǎn)速度為零,此后運(yùn)動(dòng)方向改變
D.AB段物體靜止
BC
2. 如圖所示為甲、乙兩車(chē)在同一條直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)的v—t圖象，t＝0時(shí)兩車(chē)相距2s0，在t＝1 s時(shí)兩車(chē)相遇，則下列說(shuō)法正確的是( )
A．t＝0時(shí)，甲車(chē)在前，乙車(chē)在后
B．t＝2 s時(shí)，兩車(chē)相距最遠(yuǎn)
C．t＝3 s時(shí)，兩車(chē)再次相遇
D．t＝4 s時(shí)，甲車(chē)在乙車(chē)后s0處
C
3.如圖所示的是某同學(xué)利用電火花計(jì)時(shí)器探究變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)獲得的一條紙帶,A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz。
(1)電火花計(jì)時(shí)器所有電源電壓為 V,紙帶上打相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為 。
(2)C點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小為 m/s。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
【答案】(1)220 0.1 s (2)0.100(0.090~0.110均正確)
4.某同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)中,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車(chē)拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示,每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s。(本題計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
(1)在實(shí)驗(yàn)中,使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先　　　 再　　　　 (填“釋放紙帶”或“接通電源”)。
(2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有　　　　個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出。
(3)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,每隔0.1 s測(cè)1次速度,計(jì)算出打下B、C、D 3個(gè)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度,并將各個(gè)速度值填入下表。
計(jì)數(shù)點(diǎn) B C D E F
速度/(m·s-1) 0.640 0.721
接通電源
釋放紙帶
4
0.400
0.479
0.560
(4)將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在下面的直角坐標(biāo)系中,并畫(huà)出小車(chē)的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線(xiàn)。
1.實(shí)驗(yàn)：測(cè)量物體的平均速度和瞬時(shí)速度
2.速度—時(shí)間圖像
(1)繪制v-t圖像
(2)認(rèn)識(shí)圖象
(3)理解圖象
(4)應(yīng)用圖線(xiàn)

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