課時(shí)分層作業(yè)四實(shí)驗(yàn):用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度(25分鐘50分)1.(7分)(2019·寧德高一檢測(cè))下列關(guān)于選取計(jì)數(shù)點(diǎn)的說(shuō)法中,不正確的是 ()A.用計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算,既方便又可減小誤差B.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)是相等的C.計(jì)數(shù)點(diǎn)是從計(jì)時(shí)器打出的實(shí)際點(diǎn)中選出來(lái)的,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間點(diǎn)痕的個(gè)數(shù)相等D.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離應(yīng)當(dāng)是相等的【解析】選D。每隔相同的點(diǎn)選一個(gè)記數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算,由于記數(shù)點(diǎn)之間的距離較大,因此有助于減小偶然誤差,便于測(cè)量,故A正確;在選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),要每隔相同的點(diǎn)選擇一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),因此時(shí)間間隔是相同的,故B正確;由于計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是相同的,因此相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間點(diǎn)痕的個(gè)數(shù)相等,故C正確;在選取計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),時(shí)間間隔是相同的,由于物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度大小可能發(fā)生變化,因此其計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離不一定相等,故D錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)對(duì)以下實(shí)驗(yàn)、儀器描述正確的是()A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都使用交流電源B.測(cè)量研究小車(chē)瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)中,為防止開(kāi)始時(shí)紙帶上點(diǎn)跡過(guò)于密集,要先使小車(chē)運(yùn)動(dòng),再給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電C.頻閃照片中,某一段物體成像較密集,說(shuō)明這一階段運(yùn)動(dòng)相對(duì)較快D.氣墊導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn):使滑塊與導(dǎo)軌間有一薄薄的空氣層,大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)中所受的阻力【解析】選A、D。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的都是交流電源,選項(xiàng)A正確;實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)該先接通電源后釋放小車(chē),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;點(diǎn)越密集,速度越慢,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)氣墊導(dǎo)軌的特點(diǎn),選項(xiàng)D正確?！究偨Y(jié)提升】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間內(nèi)位移的儀器。它使用交流電源,由學(xué)生電源供電,工作電壓為6V以下。當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。(2)工作原理:它是利用電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)的一種儀器,連接4～6V的低壓交流電源,在線圈和永久磁鐵的作用下,振片便上下振動(dòng),位于振片一端的振針也跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn),這時(shí),如果紙帶運(yùn)動(dòng),振針就會(huì)在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。當(dāng)交流電源的頻率為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一次點(diǎn),即打出的紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s。2.(6分)(多選)以下是練習(xí)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的部分實(shí)驗(yàn)步驟,其中正確的操作是 ()A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,讓紙帶穿過(guò)限位孔,把復(fù)寫(xiě)紙片套在定位軸上,并壓在紙帶上面B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱分別接上導(dǎo)線,與4～6V低壓交流電源相連C.用手水平地拉動(dòng)紙帶,然后打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)D.取下紙帶,用刻度尺測(cè)量最后一個(gè)點(diǎn)與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的距離x0,用公式v=QUOTE計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度【解析】選A、B、D。復(fù)寫(xiě)紙應(yīng)在紙帶上面,A正確;電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6V以下的交流電,B正確;應(yīng)該先接通電源,后拉動(dòng)紙帶,C錯(cuò)誤;D項(xiàng)是測(cè)平均速度的一種常用方法。故正確答案為A、B、D。3.(6分)(多選)在“使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中,除電源、紙帶外,還需選用的儀器是 ()A.停表 B.刻度尺C.速度計(jì) D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器【解析】選B、D。由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)的間隔數(shù)可知任意兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔,故不需要停表,再利用刻度尺測(cè)出兩點(diǎn)間的位移就可進(jìn)一步求出平均速度,故不需要速度計(jì)。4.(7分)(2019·池州高一檢測(cè))電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用______電源的計(jì)時(shí)儀器,它的工作電壓為_(kāi)_____V,當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí),每隔______s打一個(gè)點(diǎn);實(shí)驗(yàn)中在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)將紙帶穿過(guò)______,復(fù)寫(xiě)紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并要放在紙帶的______(選填“上面”還是“下面”);處理紙帶時(shí),每隔3個(gè)點(diǎn)選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是______s。如果用它測(cè)量時(shí),實(shí)驗(yàn)者不知工作電壓的頻率變成了60Hz,仍按50Hz的頻率計(jì)算兩點(diǎn)之間的平均速度時(shí),這樣算出的速度值與物體速度的真實(shí)值相比是______(選填“偏大”還是“偏小”)。

【解析】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,它的工作電壓是4～6V,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為220V,當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí),它每隔0.02s打一次點(diǎn)。使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)將紙帶穿過(guò)限位孔,復(fù)寫(xiě)紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并要放在紙帶的上面。儀器安裝好后,讓紙帶運(yùn)動(dòng)之前應(yīng)先將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開(kāi)關(guān)接通。如果紙帶上打下4個(gè)點(diǎn),則記錄的時(shí)間是t=0.02×4s=0.08s;用它實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)者不知工作電壓的頻率變?yōu)?0Hz,實(shí)際打點(diǎn)周期將變小,而進(jìn)行計(jì)算時(shí),仍然用時(shí)間間隔還是按照0.02s計(jì)算,因此這樣算出的速度值與物體速度的真實(shí)值相比是偏小。答案:交流2200.02限位孔上面0.08偏小【補(bǔ)償訓(xùn)練】目前實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和________計(jì)時(shí)器兩種,它們的原理基本一樣,所接電源均為頻率為50Hz的電源,每隔____s打一次點(diǎn)。其中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是________(選填“交流”或“直流”)________(填電壓大小)的電源。

【解析】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,都是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,實(shí)驗(yàn)室中計(jì)時(shí)器的交流電源的頻率為50Hz,則計(jì)時(shí)器將每隔0.02s打一次點(diǎn)。答案:電火花0.02交流4～6V5.(8分)如圖所示是某同學(xué)用手水平地拉動(dòng)紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后(電源頻率為50Hz)得到的紙帶,從A點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器到D點(diǎn)通過(guò)計(jì)時(shí)器歷時(shí)______s,位移為_(kāi)_____m,這段時(shí)間內(nèi)的平均速度為_(kāi)_____m/s,BC段的平均速度為_(kāi)_____m/s,F點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以粗略地認(rèn)為是______m/s,手做______(選填“勻速”或“變速”)運(yùn)動(dòng)。

【解析】從A到D共有5個(gè)時(shí)間間隔,tAD=5×0.02s=0.1s,位移為x=1.20cm+1.60cm+2.20cm+1.40cm+1.20cm=7.60cm=0.076m,QUOTE=QUOTE=QUOTE=0.76m/s,QUOTE=QUOTE=QUOTE=0.95m/s,F點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以粗略地認(rèn)為等于BC段的平均速度,即vF=QUOTE=0.95m/s,由于相鄰兩點(diǎn)間的距離不相等,所以手做變速運(yùn)動(dòng)。答案:0.10.0760.760.950.95變速【補(bǔ)償訓(xùn)練】用接在50Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車(chē)速度,某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶,如圖所示,從比較清晰的點(diǎn)起,每五個(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),分別標(biāo)明0、1、2、3、4…,量得0與1兩點(diǎn)間距離x1=30mm,3與4兩點(diǎn)間距離x2=48mm,則小車(chē)在0與1兩點(diǎn)間平均速度為_(kāi)_____m/s,在3與4兩點(diǎn)間平均速度為_(kāi)_____m/s。

【解析】0、1兩點(diǎn)間的平均速度v1=QUOTE=QUOTEm/s=0.3m/s,3、4兩點(diǎn)間的平均速度v2=QUOTE=QUOTEm/s=0.48m/s。答案:0.30.486.(8分)(2019·宜昌高一檢測(cè))如圖所示是電火花計(jì)時(shí)器的示意圖。電火花計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣,工作時(shí)使用________(選填“交流”或“直流”)電源,當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí),每隔________s打一次點(diǎn)。其工作時(shí)的基本步驟如下:

A.當(dāng)紙帶完全通過(guò)電火花計(jì)時(shí)器后,立即關(guān)閉電源B.將電火花計(jì)時(shí)器電源插頭插入相應(yīng)的電源插座C.將紙帶從墨粉紙盤(pán)下面穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器D.接通開(kāi)關(guān),聽(tīng)到放電聲,立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)上述步驟正確的順序是________。(按順序填寫(xiě)步驟編號(hào))

【解析】電火花計(jì)時(shí)器是使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一次點(diǎn);實(shí)驗(yàn)步驟要遵循先安裝器材后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原則進(jìn)行,即先安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,再安裝紙帶,先接通開(kāi)關(guān)再拖動(dòng)紙帶,打完后要立即關(guān)閉電源。故步驟為CBDA。答案:交流0.02CBDA【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn),圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D為每隔兩個(gè)間隔選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)。根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù),打A、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度有多大?打B點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度有多大?計(jì)算的依據(jù)是什么?你能算出打O、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度嗎?為什么?【解析】根據(jù)平均速度和瞬時(shí)速度的定義式求解。AD段的平均速度QUOTE=QUOTE=QUOTEcm/s=231.25cm/s。當(dāng)時(shí)間間隔很短時(shí),可以用平均速度代替瞬時(shí)速度,故B點(diǎn)的瞬時(shí)速度vB=QUOTE=QUOTEcm/s=212.50cm/s。無(wú)法算出OD段的平均速度,因?yàn)椴恢繭、D間有多少個(gè)點(diǎn),不知道OD段的時(shí)間間隔。答案:見(jiàn)解析7.(8分)一同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶分析小車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度時(shí),從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶,如圖所示,紙帶上有七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,所用交流電的頻率為50Hz,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離已標(biāo)在圖中,單位是厘米。(1)計(jì)算0～6點(diǎn)之間的平均速度。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打4點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度接近多少?【解題指南】注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的區(qū)別,計(jì)時(shí)點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)