2打点计时器纸带处理基本公式的推导和应用
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怀仁名师教育高一物理学案
打点计时器、运动学公式
知识点:打点计时器的介绍基本使用
一、了解打点计时器(打点计时器是计时仪器)
1.作用及分类
打点计时器是一种使用________电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔________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________.供高中学生实验用的计时器有________打点计时器和________打点计时器两种.
2.电磁打点计时器
①工作电压:________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,________便振动起来,带动其上的________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:________交流电源;
②原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上就打出一行点迹.
4.两种计时器误差比较,________计时器使用中运动阻力极小,因而系统误差较小.5.使用打点计时器应注意哪些事项?
6.纸带上的计时点和计数点的区分。
7.测量各计数点间的距离时,逐个测量较好还是一次测出各计数点到起始计数点O的
距离,再计算各计数点间的距离较好?(刻度尺的读数)
8.纸带上平均速度的计算和某点瞬时速度的计算。
二、现代科技仪器测速度
1.借助传感器用计算机测速度
2.光电门测速度
例题一:如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δt1= s,通过第二个光电门的时间Δt2= s,已知遮光板的宽度为3.0 cm,分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小.
3.利用频闪照相分析计算物体的速度
例题二:下图是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是 s,这样便记录了物体运动的时间,而物体运动的位移则可以用尺子量出.
4.电子雷达测速
匀变速直线运动
考点一:匀变速直线运动的基本公式和推理
基本公式
速度—时间关系式:
at
v
v+ =
位移—时间关系式:
2
02
1
at
t
v
x+
=
位移—速度关系式:ax v v 2202=-
三个公式中的物理量只要知道任意三个,就可求出其余两个。
利用公式解题时注意:x 、v 、a 为矢量及正、负号所代表的是方向的不同,
解题时要有正方向的规定。
常用推论 平均速度公式:()v v v +=021 一段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度:()v v v v t +==0221 一段位移的中间位置的瞬时速度:22202v v v x +=
注意:
利用微分思想推导位移和时间的关系
例题1. 一个物体匀变速直线运动,当t=0时,物体的速度大小为12m/s ,方向向东;当t=2s ,物体的速度大小为8m/s ,方向仍向东,那么物体的速度大小为2m/s 的时刻t 应为 ( )
A .3s
B .5s
C .7s
D .9s
例题2.一个初速度不为零的物体,开始一段时间做匀加速直线运动,从t 时刻起做匀减速直线运动,再经过10s 物体停下来,已知t 时刻后物体的加速度大小为0.5m/s2,则在整个运动过程中,该物体的最大速度应该是( )
A.(v0+m/s
B.2.5m/s
C.5m/s
D.条件不足,无法求出
例题3.火车从车站由静止开出做匀加速直线运动,一分钟行驶540m,则它在最初10s 行驶的距离是( )
A.90m
B.45m
C.30m
D.15m
例题4.做匀加速直线运动的物体,速度由v 增加到2v 时的位移为s,则当速度由3v 增加到4v 时,它的位移是( )
37 C
例题5.一辆汽车以15 m /s 的速度匀运行驶了全程的一半,然后匀减速行驶了另一半路程后恰好静止,则汽车在全段路程上的平均速度是 m/s
例题6. 一质点沿直线OX 方向做变速运动,它离开O 点的距离x 随时间变化的关系为x=5+2t 3(m ),它的速度随时间t 变化的关系为v=6t 2(m/s ),该质点在t=0到t=2s 间的平均速度和t =2s 到t=3s 间的平均速度的大小分别为
A.12m/s,39m/s
B.8m/s,38m/s
C.12m/s,19.5m/s
D.8m/s,13m/s
考点二:追及和相遇问题
1.“追及”、“相遇”的特征(同一时刻到达同一位置)
“追及”的主要条件是:两个物体在追赶过程中处在同一位置。
两物体恰能“相遇”的临界条件是两物体处在同一位置时,两物体的速度恰好相同。
2.解“追及”、“相遇”问题的思路
(1)根据对两物体的运动过程分析,画出物体运动示意图
(2)根据两物体的运动性质,分别列出两个物体的位移方程,注意要将两物体的运动时间的关系反映在方程中
(3)由运动示意图找出两物体位移间的关联方程
(4)联立方程求解
注意抓住一个条件:是两物体的速度满足的临界条件。如两物体距离最大、最小,恰好追上或恰好追不上等;两个关系:是时间关系和位移关系。
若被追赶的物体做匀减速运动,注意在追上前,该物体是否已经停止运动
例题7.为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的安全距离.高速公路由于雾
天最高限速为v=72 km/h,甲轿车以v=72 km/h的速度行驶时,发现正前方的乙车正以36 km/h的速度匀速行驶,甲车辆的司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间t= s(即反应时间),若甲车的刹车加速度大小为4 m/s2.求:
(1)要保证两车不相碰,甲车的刹车时间至少要多少?
(2)要保证两车不相碰,两车间的距离x至少应为多少?
考点三:汽车刹车类问题
例题8.汽车以10 m/s的速度在平直公路上匀速行驶,刹车后经2 s速度变为6 m/s,求:
(1)刹车后2 s内前进的距离及刹车过程中的加速度.
(2)刹车后前进9 m所用的时间.
(3)刹车后8 s内前进的距离.