打点计时器创新题型的解题指导
21-22版:1.3 第2课时 练习使用打点计时器(创新设计)
2
典例探究分析
目录
典例探究分析
创新设计
一、打点计时器的原理及使用
【例1】 打点计时器是高中物理重要的实验仪器,关于图中甲、乙两种打点 计时器,请回答下面的问题。
(1)甲图是________计时器,电源采用的是____________。 (2)乙图是________计时器,电源采用的是____________。 (3) 甲 、 乙 两 种 打 点 计 时 器 所 用 电 源 频 率 为 50 Hz , 则 打 点 周 期 分 别 为 ________s和________s。
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,此时两计数点间的时间间隔T=___0_._1___ s。 6.计算某计数点的瞬时速度时,一般 Δx、Δt 应为该计数点前、后两个计数点之间
的位移和时间,则 vn=Δxn+2TΔxn+1。
图所示)
目录
实验基础梳理
创新设计
3.描绘物体的v-t图像 (1)根据 v=ΔΔxt计算出的在 Δx 这一段位移内某一点的瞬时速度,将数据填入表中。
位置
0123456…
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m ·s-1)
目录
实验基础梳理
创新设计
打点计时器的知识点和例题
--
-- 实验:关于打点计时器
⑴ 电磁打点计时器和电火花计时器
①用途:计时仪器,同时记录不同时刻的位置,进而可测量各点间的距离(物体位移)
②电源:交流电 ,频率50Hz ,所以打点周期是0.02s 。
③电压:电磁打点计时器工作电压6V 以下;电火花计时器工作电压220V
(2)考点
① 通过纸带求瞬时速度
思想方法:用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度。所取的时间间隔越接近该点,这种描述方法越准确。
② 通过纸带求加速度
方法一:根据连续相等的时间内位移差是恒定值公式求加速度(判断物体做匀变速运动的依据) 方法二:逐差法
方法三:根据速度时间图像求斜率。(斜率既是加速度)
③ 画v-t 图像
一定要延长。(纵截距表示物体零时刻的初速度。)
1.在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,打点计时器所用电源的频率为50Hz ,图中为匀变速直线运动的小车带动的纸带上记录的一些点,在每相邻的两点中间都有四个点未画出,时间顺序取0、1、2、3、4、5、六个点,用米尺量
出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是(单位:cm )8.78、16.08、
21.87、26.16、28.94
(1)分析小车做什么运动。
(2)若小车做匀变速直线运动,则当打第3个计数点时,求小车的速度大小。
(3)求小车的加速度大小。
2.在研究物体速度随时间变化规律的实验中,如图1所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A. B. C. D. E 为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔
T=0.1s.
物理创新实验设计——用打点计时器探究动能定理
物理创新实验设计
⏹用打点计时器探究动能定理
⏹
现实问题:人教版高中物理必修-2第七章-第六节:探究功与物体速度变化的关系中,采用橡皮筋弹出小车的方法研究功与速度的关系,这一设计调动了学生的积极性,体现了探究思想。但橡皮筋的功无法测量,最终只能定性的说明W∝v2的关系。因此有必要要设计一个简便易行的实验,探究功与速度的数量关系呢。
设计思想:在高中阶段,最容易计算和测量的功是mgh,利用打点计时器可以测量v。因此,在教学中以自由落体实验为突破口,结合斜面实验,利用打点加计时器测量自由落体运动的瞬时速度和下落的高度,探究重力做功、其它力做功与速度之间的关系,进而推广、拓宽,得出动能的表达式和动能定理。处理数据时通过计算机系统进行,以简化过程节省时间。具体操作如下:
一、预备知识
1.如何计算和测量重力做功?如何测量物体的速度?
2.重力对物体做功,物体的运动速度如何变化呢?
3. 打点加计时器的应用,平均速度的计算: v n= ( h n+1-h n-1)/2T。
4. 加速度与力、质量关系的实验操作。
二、实验分组操作
(一)自由落体实验——【媒体展示】实验步骤和注意事项:
1.装置要竖直,尽量减小纸带与限位孔间的摩擦,纸带无初速释放,重物的质量和密度应较大, 以减小阻力,确保自由落体运动。
2.纸带30 - 40cm长,选用点迹清晰,呈一条直线,第1、2两点间距接近2mm的纸带进行研究。
3.如图安装、打点、换纸带、换物体、重复,挑选纸带记下第一个点的位置O,依次选取几个较方便的点,量出各点到O的距离,计算出各点的v ,进行研究。
高中物理 每日一题之快乐暑假 第10天 实验:用打点计时器测速度(含解析)新人教版-新人教版高一全册
第10天实验:用打点计时器测速度
考纲要求:Ⅰ难易程度:★★☆☆☆
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,然后根据实际操作的合理步骤,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,导线另一端分别接在50 Hz交流电源的两接线柱上;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,如此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v=
x
t
∆
∆
计算纸带运动的平均速度。
实验步骤的合理顺序是_______________。
【参考答案】限位孔复写纸〔n–1〕×0.02 s BAEDCF
【试题解析】使用打点计时器时应该将纸带穿过限位孔,并将纸带放在复写纸下。打点时先开电源再释放纸带。合理的操作顺序为BAEDCF。交流电频率为50 Hz,打点时间间隔为0.02 s,纸带上有n个清晰的点,如此时间间隔为〔n–1〕×0.02 s。
【知识补给】
打点计时器的使用
〔1〕拖曳纸带的物体应靠近打点计时器,以充分利用纸带,打出更多点迹。
〔3〕要先接通打点计时器的电源,再释放小车。首先能防止纸带被提前拖曳,能打点的纸带缩短;其次可使打下的第一个点对应初速度为零的状态,完整地记录下运动的全过程,便于分析。
近年高考打点计时器常见考法
近年高考打点计时器常见考法
许龙
【期刊名称】《《高中数理化》》
【年(卷),期】2019(000)013
【总页数】4页(P58-61)
【作者】许龙
【作者单位】安徽省太和一中
【正文语种】中文
打点计时器是高中物理学重要的力学实验仪器,对于它的使用及数据处理也是近些年高考的高频考点.在高中物理教材中涉及打点计时器的实验有以下几个:研究匀变速直线运动规律;测量重力加速度;探究力、质量和加速度的关系;探究动能定理;验证机械能守恒定律.打点计时器应用的核心是求解速度和加速度、分析误差原因及实验操作注意事项等.下面笔者就通过近年各地高考“打点计时器”实验考查情况进行分析.
1 研究匀变速直线运动
图1
例1 (2017年新课标卷Ⅰ) 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图1所示.实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图2记录了桌面上连续的6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30 s内
共滴下46个小水滴)
图2
(1)由图2可知,小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.
(2)该小组同学根据图2的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图2中A点位置时的速度大小为________m·s-1,加速度大小为________m·s-2.(结果均保留2
位有效数字)
本题是打点计时器的“变相”考查,以“水滴计时”代替“打点计时”,说法虽然变了,但数据处理的原理和方法并未改变.
(1)小车在水平桌面的运动过程中必然受到阻力作用而做减速运动,使等时间间隔的
实验用打点计时器测速度典型例题解析
实验用打点计时器测速度
典型例题解析
The following text is amended on 12 November 2020.
实验:用打点计时器测速度
(一)典型例题
【例1】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是()A.时间间隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度
解析:从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间,因为两个点的时间间隔为.故A选项正确。
用刻度尺量一下任意两个点间的距离,就知道了物体的位移。故B选项正确。
从纸带上不能直接得到加速度、平均速度,只可以间接计算。故C、D选项错误。
答案:AB
【例2】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,振针每隔 s在纸带上打一个点,现在用此打点计时器测定物体的速度,当电源的频率低于50 Hz时,数据计算仍然是按照每隔 s打一个点来处理的.则测出的速度数值与物体的实际速度相比,是偏大还是偏小为什么解析:当电源频率低于50 Hz时,实验中实际时间间隔大于 s,数值计算时如按照实际时间间隔,得到实际速度,若实验时仍用 s作为时间间隔来计算,实验数值比物体的实际速度偏大.
点评:有关实验误差的分析对学生来说是一个难点,突破方法是根据实验原理分析,同学们应该仔细体会,理解.
【例3】用同一底片对着小球运动的路径每隔 s拍一次照,得到的照片如图1-4-4所示.求小球的平均速度.
图1-4-4
解析:根据题意,小球从1 cm到6 cm位置,位移s=5 cm,所用时间t=s,平均速度v=s/t= m/s.
打点计时器典型例题(含解析答案)
打点计时器典型例题
1.在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,某同学的操作步骤如下,其中错误或遗漏的步骤有(遗漏可编上序号F 、G ……)________.
A .拉住纸带,将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带,再接通电源
B .将打点计时器固定在平板上,并接好电源
C .把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码
D .取下纸带
E .将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善并按合理顺序填写在横线上
________________________________________________________________________
2.如图1-4-6所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各计数点间距离的测量结果.
图1-4-6
(1)为了验证小车的运动是匀变速运动,请进行下列计算,填入表内(单位:cm). s 2-s 1 s 3-s 2 s 4-s 3 s 5-s 4 s 6-s 5 Δs 各位移差与平均值最多相差________cm ,由此可以得出结论:小车的位移差在________范围内相等,所以小车的运动是________.
(2)根据匀变速直线运动的规律,可以求得物体的加速度a =Δs
T 2=________m/s 2.
(3)根据a n -3=s n -s n -33T 2,可求出a 1=s 4-s 13T 2=________m/s 2,a 2=s 5-s 23T 2
打点计时器经典例题
打点计时器经典例题
以下是一个经典的计时器例题:
问题描述:假设有一个计时器,它要在0秒开始倒数,每倒数1秒钟它的数值减1,当倒数到0时,计时器会发出嘀嗒声。请问,如果从现在开始,倒数10秒钟,嘀嗒声会在几秒钟后响起?
解题思路:假设现在是时刻t,嘀嗒声会在t+10秒钟后响起。因此,我们只需要在当前时间点上加上10秒即可。
解答:如果现在是时刻t,嘀嗒声会在t+10秒后响起。
打点计时器教学设计
用打点计时器测匀变速直线运动的加速度和速度
教学目标
知识与技能
1.了解打点计时器的计时原理,理解纸带中包含的物体运动的信息(时间和位移)
2.会安装并使用打点计时器,理解利用纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度和加速度
3.明确速度---时间图象的物理意义,描点法画图象的方法,并画出该实验的速度---时间图象,根据图象求加速度.
过程与方法
1.通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力
2.通过实验得出物体的运动信息,用数学的方法表述出来.培养学生获取信息处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测量一些不能直接测量的物理量的方法
3.通过画速度---时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工具在物理发展中的作用
4.体验实验中理性思维的重要,即要动手,又要动脑
情感态度价值观
1. 感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于实际生活的意识
2.经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥秘
3.体验用图象方法描述物理现象的乐趣,培养学生用数学方法处理物理问题的意识
教学重点
1. 学会使用打点计时器
2. 能根据纸带计算物体运动的瞬时速度和加速度
3. 会用描点法描绘物体的速度---时间图象,并从中获取物理信息
教学难点
处理纸带的方法,用描点法画图象的能力
教具准备
打点计时器, 学生电源, 导线, 纸带, 刻度尺, 小车细线及钩码, 坐标纸
课时安排
1课时
教学设计
[新课导入]
测定物体的运动速度并不是一件容易的事,特别是物体的速度在不断变化时.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.当物体沿直线运动时,其位移在不断变化,要研究物体的运动,我们首先要准确记录物体的运动信息.怎样记录呢?
【创新设计】2014-2015学年高一物理人教版必修一教案:1.4 实验:用打点计时器测速度 Word版含解析
1.4实验:用打点计时器测速度
[目标定位] 1.了解两种计时器的结构和工作原理,并学会安装和使用.2.掌握测瞬时速度的方法,会用打出的纸带求瞬时速度.3.会用图象表示速度随时间变化的规律.
一、了解打点计时器
1.作用及分类
打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔0.02_s打一次点,打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移,供高中学生实验用的计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种.
2.电磁打点计时器
(1)工作电压:6_V以下的交流电源;
(2)原理:接通交流电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动.这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点.
3.电火花计时器
(1)工作电压:220_V交流电源;
(2)原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的静脉电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上打出一行点迹.4.两种计时器误差比较
电火花计时器使用中运动阻力极小,因而系统误差较小.
想一想:
计时器打点时,计时器和纸带之间的摩擦会对物体的运动造成影响,用哪种打点计时器做实验时,实验误差更小呢?
答案因为电火花打点计时器是靠电火花和墨粉来打点的,所以对纸带的运动带来的阻力很小,使系统误差更小.
二、用打点计时器测量平均速度
根据v=Δx
Δt
可求出任意两点间的平均速度,其中Δx是纸带上两点间的距
离,Δt是这两点间的时间间隔.
想一想:
如果纸带上的点迹分布不均匀,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?
高三物理一轮复习实验一研究匀变速直线运动省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件
,
a3
x6 x3 3T2
,再算出a1、a2、a3平均值
a a1 a2 a3 3
6/68
1 3
x4 x1 3T2
x5 x2 3T2
x6 x3 3T2
x4
x5
x6 x1
9T2
x2
x3 ,
即为物体加速度。
(2)图象法:如图所表示,以打某计数点时为计时起点,利
用vn=
xn
xn1 2T
42/68
A、B、C进行测量,图乙中给出了这三个点到O点距离。
43/68
(1)重力加速度测量值为g=
m/s2(结果保留3位
有效数字)。
(2)试验中该同学选择电火花计时器,而不选择电磁打
点计时器,请从误差分析角度说明选择电火花计时器主
要理由
。
44/68
【解析】(1)由纸带可知,xAB=7.60cm,xBC=7.99cm,依据
(3)依据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻两计数点之间
时间间隔,且T=5t),求出
a1=
x
4 3T
x1
2
,a
2=
x
5 3T
x
2
2
,
a
3=
x
6 则xa3 ,=
3T2
a1
a2 3
a3
人教版高中物理必修一第5讲:实验:用打点计时器研究匀变速直线运动(教师版).docx
实验:用打点计时器研究匀变速直线运动&大脑体操)爲作业完成情况)
,占教学目标)
1.了解打点计时器的使用规则;
2.常握匀变速直线运动的两个重要推论;
3.掌握用打点计时器测算速度和加速度的方法;
1•固定打点计时器:将打点计吋器纸带限位器与长木板纵轴位置对齐,使纸带、小车拉线和定
滑轮在一条直线上。
2•会用复写纸调节片:安装复写纸时,先将复写纸调节片向外拉出,将复写纸圆片孔套在复写
纸定位销上,向里推调节片,可调节复写纸的位置。
3•将纸带穿过限位孔,从复写纸下穿过压纸框,从另一侧限位框穿出。
4.电源是50Hz、4・6V的交流电。开启电源等待l・2s再由小车拖动纸带。纸带打完后立即切断电源,这样做可以避免因线圈发热而导致损坏。
打点计时器常见故障以及可能原因:
现象可能原因
打点不清晰振针过高;
电压太低,振幅小:复写纸用得太久;永磁体磁性不足;
振片不在永磁体屮央。
打的不是是短线振针过低;
一.打点计时器的使用
圏141电磴扌]点计时需
正总冲输出扭皮
电源捕弘见带r
HE 14-2电火花「苛器
所加电压太高,振幅过大:
打直线或无点所加的电源为直流电源
打双点振针松动
二、用打点计时器计算匀变速直线运动某点瞬时速度的方法
利用匀变速直线运动的推论:中间时刻瞬时速度等于该段平均速度,即
三、用打点计时器计算匀变速直线运动加速度的方法
利用匀变速直线运动的推论:相邻相等时间间隔的位移差相等:Ax=aT2
为了精确,我们要多测量取平均值,所以如果有四小段位移,用a-(X4+X ffi+X1),如有六小段
四、实验要点:
1•先打点,后运动。即一定要先接通电源,待打点稳定后,再释放物体进行运动;
有关打点计时器创新题型的解题指导
有关打点计时器创新题型的解题指导
打点计时器作为一个重要的实验工具,在高中物理学习过程中和高考中都占有重要的地位。如果以
实验得到的一条纸带作为研究动力学的“根”,那么,通过一条纸带可以解读各类直线运动、牛顿运动定律、动量、机械能守恒定律、动能定理等动力学的问题。在近年高考中出现了许多涉及到打点计时器的创新题型,随着近年新课程改革和深入,在未来高考命题中会有更多的有关打点计时器的创新型命题出现。
一、关注考查打点计时器实验步骤的创新题型
【例1】(2002年广东)一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动。用下面
的方法测量它匀速转动的角速度。
实验器材:电磁打点计时器,米尺,纸带,复写纸片。
实验步骤:
(1)如图1所示,将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过
打点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带
可以卷在圆盘侧面上。 (2)启动控制装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开始打点。
(3)经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为 =
式中各量的意义是:
②某次实验测得圆盘半径r =5.50×10-2
m ,得到的纸带的一段如图2所示。求得角速度为: .
〖解析〗(1)设圆盘匀速转动的角速度为ω,圆盘的半径为r 。则圆盘边缘处的线速度跟纸带水平前
进的速度是相等的。而纸带前进的速度可以利用纸带上打下点的情况求出,
图2
单位:cm
由21(1)x x r T n ω-⋅=-可得21(1)x x T n r
ω-=- T 为电磁打点计时器打点的时间间隔,r 为圆盘的半径,x 1、x 2是纸带上选定的两点分别对应的米尺
2021年最新高考物理能力训练-打点计时器及其应用(含答案)
基础训练18 打点计时器及其应用(实验二)
(时间60分钟,赋分100分)
训练指要
本套试题训练和考查的重点是:了解打点计时器的原理和使用方法.会运用打点计时器来测定匀变速直线运动的加速度、会运用打点计时器来验证牛顿第二定律.第12题和第13题为创新试题,这两道题主要体现在实验设计上的创新.
一、选择题(每小题5分,共40分)
1.某人在t=0时刻时观察一个正在做匀加速直线运动的质点,现只测出了该质点
在3 s内及第7 s内的位移,则下列说法正确的是
A.不能求出任一时刻的瞬时速度
B.能求出任一时刻的瞬时速度
C.不能求出第3 s末到第7 s初内的位移
D.能求出该质点的加速度
2.在验证a与M的关系的实验中,下列做法哪些是错误的
A.平衡摩擦力时,将砂桶用绳跨过定滑轮拴在小车上
B.每次改变小车的质量M时,不再移动垫块平衡摩擦力
C.当m<<M时,用天平测出m、M,用公式a=mg/M求出小车的加速度a
D.画出a—M图线,看图线形状是否为双曲线的一支,验证a与M是否成反比
3.用接在50 Hz交流低压电源上的打点计时器,测定小车做匀加速直线运动的加速度,某次实验中得到的一条纸带如图1—18—1所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个点做为计数点,分别标为0、1、2、3、4,测得s1=30 mm,s4=48 mm,则小车在0与1两点间的平均速度和小车的加速度分别为
图1—18—1
A.0.30 m/s 0.6 m/s2
B.0.6 m/s 0.33 m/s2
C.6 m/s 3.3 m/s2
D.3.3 m/s 6 m/s2
答案: 打点计时器的使用专题
专题——打点记时器的使用
一、研究匀变速直线运动
2、2011-11-11.(6分)如图10所示为小车由静止开始沿斜面匀加速下滑的频闪照片示意图,已知闪光频率为每秒10次,且第一次闪光时小车恰好从A 点开始运动。根据照片测得各闪光时刻小车位置间的实际距离
分别为AB =2.42cm ,BC =7.31cm ,CD =12.20cm ,DE =17.13cm 。由此可知,
小车运动的加速度大小为 m/s 2,小车运动到D 点时的速度大小为
m/s 。(结果均保留2位有效数字) (1)4.9…………(3分)
, (2)1.5…………(3分)
2011-11-f 11A .(6分)如图27所示为小金属块由静止开始沿斜面匀加速下滑的频闪照片示意图,已知闪光频率为每秒10次,且第一次闪光时小金属块恰好从A 点开始运动。根据照片测得各闪光时刻小金属块位置间的实际距离分别为AB =2.42cm ,BC =7.31cm ,CD =12.20cm ,DE =17.13cm 。若测得斜面的倾角θ=37°,且已知sin37°=0.60,cos37°
=0.80,g 取9.8m/s
2。由此可知,小金属块与斜面间的动摩擦因数为 。11A .0.125
11B .(6分)如图28所示为小车由静止开始沿斜面匀加速下滑的频闪照片示意图,已知闪光频率为每秒10次,且第一次闪光时小车恰好从A 点开始运动。根据照片测得各闪光时刻小车位置间的实际距离分别为AB =2.42cm ,BC =7.31cm ,CD =12.20cm ,DE =17.13cm 。若已知当地的重力加速度g=9.8m/s 2
打点计时器例题解析
例、一个作匀变速运动的物体,第二秒内的位移是 5m,则前3秒内的位移可能是 ( C ) A.大于5m B.小于5m C. 等于5m D.无法确定
解:画出运动的示意图如图示:
由匀变速运动的规律 Δ S=aT2 A 1 B C 2 S1= S2 - aT2 S1 S2=5m 2 S 3= S 2 + a T ∴ S1+ S2+ S3 =3 S2=15m 3 S3 D
0 1 2 3 4 5
0 0
8.78
16.08
21.87
26.16 28.94 (单位:厘米)
8.78
1
7.30
2 5.79
3 4.29 42.78 5
解: S1 =8.78cm
S3 = 21.87-16.08=5.79
S2 = 16.08-8.78=7.30
S4 = 26.16-21.87=4.29
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7
解:首先由图看出:上面那个物体相邻相等时间内的位移之差为 恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下面那个物体明显地是做 匀速运动。由于t2及t5时刻两物体位置相同,说明这段时间内它 们的位移相等,因此其中间时刻的即时速度相等,这个中间时刻 显然在t3、t4之间,因此本题选C。
0 1
S1
打点计时器的纸带分析(逐差法)
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打点计时器创新题型的
解题指导
文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
有关打点计时器创新题型的解题指导
打点计时器作为一个重要的实验工具,在高中物理学习过程中和高考中都占
有重要的地位。如果以实验得到的一条纸带作为研究动力学的“根”,那么,通
过一条纸带可以解读各类直线运动、牛顿运动定律、动量、机械能守恒定律、动
能定理等动力学的问题。在近年高考中出现了许多涉及到打点计时器的创新题
型,随着近年新课程改革和深入,在未来高考命题中会有更多的有关打点计时器
的创新型命题出现。
一、关注考查打点计时器实验步骤的创新题型
【例1】(2002年广东)一个有一定厚度的圆盘,可以
它匀速转动的角速度。
实验器材:电磁打点计时器,米尺,纸带,复写纸
片。
实验步骤:
(1)如图1所示,将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打
点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷
在圆盘侧面上。
(2)启动控制装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开始打点。
(3)经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为 =
式中各量的意义是:
②某次实验测得圆盘半径r =×10-2m ,得到的纸带的一段如图2所示。求得
角速度为: .
〖解析〗(1)设圆盘匀速转动的角速度为ω,圆盘的半径为r 。则圆盘边缘处的线速度跟纸带水平前进的速度是相等的。而纸带前进的速度可以利用纸带上打下点的情况求出,
由21(1)x x r T n ω-⋅=
-可得21(1)x x
T n r
ω-=-
T 为电磁打点计时器打点的时间间隔,r 为圆盘的半径,x 1、x 2是纸带上选定的两点分别对应的米尺上的刻度值,n 为选定的两点间的打点数(含两点)。
(2) rad/s
〖点评〗利用打点计时器求转盘的角速度,这是本题的创新之处,转盘边缘的线速度与纸带的线速度相等是解决本题的关键。此题的实验器材、和实验步骤是不需要考生判断是否正确的信息,对于此类常规试题略加变化的创新题型,能否有效排除干扰信息,直指问题关键是高考考查能力的一种全新命题方式。
【例2】在“验证牛顿第二定律”的实验中,下面是按实验要求装置好器材后,进行的实验性步骤:
(1)用天平测出小车和小桶的质量。备用砝码,使小车与砝码的总质量远大
于小桶与砂子的总质量。
(2)挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源、放开小车,在纸带上打
下一系列的点。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
图2
单位:
(3)保持小车的质量不变,改变砂桶里砂子的质量,测出加速度,重复几
次。
(4)保持砂桶里砂子质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次。 (5)根据测量数据,分别画出a-F 和a-1/m 的图线。 上述实验中,漏掉一个重要实验步骤
是 。
根据实验中测得的数据做出a-F 图线,若做出的a-F 图线如图3所示,这是
由 造成的;若做出的a-F 图线如图3所示,这是由 造成的。
〖解析〗(1)平衡摩擦力,将长木板不带滑轮一端垫一小木板,移动小木板,使小车在长板上匀速直线运动。(2)平衡摩擦力时木板倾角过大,小车重力沿斜面的分力大于小车所受摩擦力;实际的外力比小桶和砂子的质量小。
〖点评〗本题考查实验步骤是常规题,对图象的判断是本题的创新之处,由此可以变化出许多新的题型,关键是同学在学习过程中善于归纳和总结。 二、关注类似于打点计时器新器材的命题
【例3】如图5甲所示,用包有白纸的质量为的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,使之替代
a
O F
图3
a
O F
图4
打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号,如图5乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号之间的距离依次为、、、、、,已知电动机铭牌上标有“1440r/min ”字样,由此验证机械能守衡。根据以上内容。回答下列问题(计算结果保留三位有效数字):
(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T = s ,图乙中的圆柱棒的 端是悬挂端(填左或右)。
(2)根据乙所给的数据,可知毛笔画下记号C 时,圆柱棒下落的速度v c = m/s ;画下记号D 时,圆柱棒下落的速度v D = m/s ;记号C 、D 之间棒的动能的变化量为 J ,重力势能的变化量为 J (g =s 2)。由此可得出的结论是 。
〖解析〗(1)600.04171440
t T s s n =
== 由于圆柱棒下降是做匀加速运动,所以速度不断增大,则悬挂点应在左端。 (2)1
2i i i s s v T
++=
得3(58.042.0)10/ 1.20/20.0417C v m s m s -+⨯=
=⨯3
(74.058.0)10/ 1.58/20.0417
D v m s m s -+⨯==⨯ CD 间动能的变化22
221
111(1.58 1.20)0.528222
k D C E mv mv J ∆=-=⨯⨯-=
CD 间重力势能的变化311058.0100.580P E mg h J J -∆=∆=⨯⨯⨯= 在误差允许的范围内,圆柱棒的机械能是守恒的。
〖点评〗本题考查学生对纸带处理一般的方法和对实际问题的处理能力,把打点计时器和纸带变成电机、毛笔和长木板是本题的创新之处,由此可引导学生在实际生活中寻求更多的类似“打点计时器”。