实验 (一) 测量纸带的平均速度和瞬时速度

实验（一）测量纸带的平均速度和瞬时速度1．[多选]关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是()

A．打点计时器应接交流电源，交流电源频率通常为50 Hz

B．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08 s

C．如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大

D．电磁打点计时器接在220 V交流电源上，电火花计时器接在4～6 V交流电源上解析：选AC打点计时器使用交流电，电磁打点计时器使用4～6 V的低压交流电源；电火花打点计时器使用220 V交流电源，相邻两计数点之间有四个点，则时间间隔是0.1 s。

2．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，然后按实际操作的合理顺序，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，导线的另一端分别接在低压__________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。

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的打点到最后一个打点间的距离Δx。

D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝__________。

E．接通电源开关，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＝Δx

Δt计算纸带运动的平均速度。

实验步骤的合理顺序是。

解析：A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并压在复写纸的下面；D项中纸带上记录的时间Δt＝(n－1)×0.02 s。合理的实验步骤为BAEDCF。

答案：交流限位孔复写纸(n－1)×0.02 s BAEDCF

3．在用打点计时器测量瞬时速度实验中，某活动小组选取了长度大致相同的四条纸带进行分析，如图所示。比较四条纸带，平均速度最大的是纸带________，图中标志点O的速度最大的是纸带________，运动速度越来越大的是纸带________。

解析：纸带C的运动时间最短，则平均速度最大，纸带B中O点两侧点的间距最大，则其O点的瞬时速度最大。需要注意的是，由于未标明纸带的运动方向，故纸带D可能做

加速运动，也可能做减速运动，但考虑到纸带A 、C 大致做匀速运动，纸带B 中各点间距不规则变化，纸带D 只能做加速运动。

答案：C B D

4．用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度。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为Δt 1＝0.29 s ，通过第二个光电门的时间Δt 2＝0.11 s 。已知遮光板的宽度为3.0 cm ，滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小分别为________和________。

解析：由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示。

经过第一个光电门的速度大小

v 1＝d Δt 1＝3.0×10－2 m 0.29 s

≈0.10 m/s ， 经过第二个光电门的速度大小

v 2＝d Δt 2＝3.0×10－2 m 0.11 s

≈0.27 m/s 。 答案：0.10 m /s 0.27 m/s

5．如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。

(1)已知打点计时器电源的频率为50 Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________。

(2)A 、B 、C 、D 是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出A 、B 两点间距x ＝________cm ，C 点对应的速度是________m/s(结果保留三位有效数字)。

解析：(1)由周期和频率的关系T ＝1f ，可知周期为0.02 s ，即纸带上打相邻两点的时间

间隔为0.02 s 。

(2)由题图可知A 、B 两点间距约为0.70 cm ，C 点瞬时速度等于B 、D 间的平均速度，

v C ＝(0.90＋1.10)×10－2 m 2×0.02×5 s

＝0.100 m/s 。 答案：(1)0.02 s (2)0.70(0.68～0.72均可) 0.100

6．如图所示的A 、B 、C 三条纸带，是某同学练习使用打点计时器时得到的纸带(纸带的左端连接小车)。

(1)从点痕的分布情况可以断定：纸带________是匀速通过打点计时器的，纸带________是越走越快的，纸带________是开始越走越快，后来又越走越慢的。

(2)图中纸带C 是舍去前面比较密的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1,2,3,4,5，…，那么相邻两个计数点之间的时间间隔为________ s 。各计数点之间的距离如图中所示，则小车通过“1”计数点的速度v 1＝_______ m /s ，通过“3”计数点的速度v 3＝________ m/s 。

解析：(1)打点计时器打点的时间间隔相同，若纸带做匀速运动，则打出的点间距是相等的，若纸带做加速运动，则打出的点间距越来越大。纸带减速时，打出的点间距越来越小。

(2)两计数点间的时间间隔T ＝0.1 s ，

通过“1”计数点的速度可用0、2间的平均速度表示，则有

v 1＝(1.20＋1.50)×10－2 m 2×0.1 s

＝0.135 m/s 。 通过“3”计数点的速度可用2、4间的平均速度表示，则有

v 3＝(2.20＋1.40)×10－2 m 2×0.1 s

＝0.180 m/s 。 答案：(1)A B C (2)0.1 0.135 0.180

7．如图所示是在“用打点计时器测速度”的实验中得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0,1,2,3,4,5,6，…，现测得0、1间的距离x 1＝5.18 cm ，1、2间的距离x 2＝4.40 cm,2、3间的距离x 3＝3.62 cm,3、4间的距离x 4＝2.78 cm,4、5间的距离x 5＝2.00 cm,5、6间的距离x 6＝1.22 cm 。(交流电源频率为50 Hz)

(1)根据上面的记录，计算打点计时器在打1,2,3,4,5点时的速度并填在下表中：

位置 1 2 3 4 5