高中物理打点计时器考点大全及常见典型考题doc.docx
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高中物理打点计时器考点大全及常见典型考题doc
第二讲打点计时器的使用
实验一用打点计时器测速度
1.要点概览
⑴电磁打点计时器和电火花计时器的构造及工作原理;
⑵打点计时器的使用方法及测瞬时速度的方法;
⑶用v-t图像进行数据分析。
2.内容详解
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
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220V④打点周期:
(频率50Hz)
⑵使用打点计时器的步骤
①将纸带穿过限位孔,固定打点计时器;
②先开启电压,然后拉动纸带运动,纸带上打出一系列的点,随即关闭电源;
③取下纸带,选择比较清晰的一段,计算某两点间的时间间隔,测量两点间
距离。
⑶瞬时速度的测量
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。
示例:
如图,测量出包括
E点在内的
D、F两点间的位移
x
和时间
t,
算出纸带在这两点间的平均速度
v=
x,用这个平均速度代表纸带经过
E点时
t
的瞬时速度。
x可以大致表示E点的瞬时速度,D、F两点离E点越近,算出的平均速
t
度越接近E点的瞬时速度。
然而D、F两点距离过小则测量误差增大,应该根
据实际情况选取这两个点。
⑷用v-t图像进行数据分析
①建立直角坐标系:
横轴——时间t(s);纵轴——速度v(m/s)
②描点:
利用所测数据计算瞬时速度,选择合适的单位长度,在坐标纸上描
点。
③连线:
用平滑曲线将描的点连接起来。
④v-t图像:
描述速度随时间的变化关系。
3.例题剖析
如图所示,表示用毫米刻度尺测量打点计时器打出的一条纸带的数据情况,
由此可知纸带做
运动。
纸带在
A、B
间的平均速度为
m/s
,
纸带在
A、C间的平均速度为
m/s
。
解析:
要判断物体的运动状态,则
时间内平均速度的关系。
由于各段
要看各段
时间相
等,则从相等时间内的位移方面分析,也能看出物体是怎样运动的。
从图中
可以看出纸带上两点之间时间相等,距离增加,故做加速运动。
VAB=0.2m/s,
VAC=0.33m/s。
答案:
加速
实验二探究小车的运动规律
1.要点概览
⑴实验过程:
实验原理、实验步骤、数据处理
⑵规律探究:
求瞬时速度,画出v-t图像;逐差法计算加速度。
2.内容详解
实验过程
①一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上,打
器固定在长木板远离定滑轮的一端。
点计时
②纸带穿过打点计时器的限位孔,固定于小车的后面,细绳的一端栓在小车的前端,跨过定滑轮,另一端挂上适当的钩码。
③将小车停在靠近打点计时器的位置,先开启电源,后释放小车。
打完一次
纸带后立即关闭电源。
④换上新纸带,重复操作三次。
⑤在三条纸带中选择一条点迹清晰的,舍掉开头一些过于密集的点,找一个
适当的点作为计时起点。
⑥每5个点选取一个计数点,进行测量,并计算出各个计数点的瞬时速度,填入表格。
⑦以速度为纵轴,时间为横轴建立直角坐标系,画出v-t图像。
可观察到各
点大致在一条直线上,则画成直线。
让尽可能多的点在直线上,不能连接的
点应对称地分布在直线的两侧。
3.例题剖析
例题1:
如图,是小车在斜面上运动时,通过计时器所得的一条纸带。
各段长
度为OA=6.05cm,OB=13.18cm,OC=21.40cm,OD=30.70cm,OE=41.10cm,
OF=52.58cm,⑴根据这些数据求出B、C、D、E各点的速度并画出速度-时间图象;⑵通过图像求出加速度。
(取A点为计时开始,打点计时器每隔打一次点,BC、DE间均有四个点未打出)。
【思路解析】
相邻两个计数点之间的时间
t=×5=
vB
OCOA
21.406.05
0.77m/s;vc=ODOB
30.7013.18
0.88m/s
2t
0.2
2t
0.2
vD=OE
OC
41.4021.40m/s
0.99m/s
2t
0.2
v/(m/s
E
OF
OD
52.5830.70m
s
1.04
m
s
v=
2t
0.2
/
/
速度—时间图象如图-4所示
⑵可以任意选两个间隔较远的点,找出它们的坐标
值(注意这两个点不能是我们表格中已测t/得的点),
然后再把的它们的坐标值代入到公式a=v=v2
v1
tt2
t1
地知道物体的运动情况。
中,求出加速度,就能更详细
例题2:
在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点瞬时速度如
下表所示:
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应时刻
(s)
通过计数点的速度(m/s)
为了计算加速度,最合理的方法是
A.根据任意两计数点的速度用公式a=v/t算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图,量出其倾角,由公式a=tanα求出加速度
C.根据实验数据画出v-t图,由图线上相距较远的两点所对应的速度、
时间,用公式a=v/t算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速
度
答案:
C
解析:
方法A偶然误差较大.方法D实际上也仅由始末两个速度决定,偶然误
差也比较大,只有利用实验数据画出对应的v-t图,才可充分利用各次测量
数据,减小偶然误差。
由于在物理图象中两坐标轴的分度大小往往是不相等
的,根据同一组数据,可以画出倾角不同的许多图线,方法B是错误的。
正
确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式a=v/t
算出加速度,即方法C。
例题3:
用滴水法可以测定重力加速度的值.方法是:
在自来水龙头下面固定
一块挡板A,使水一滴一滴断续地滴落到挡板上,仔细调节水龙头,使得耳朵
刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时,下一水滴刚好开始下落.首先量
出水龙头口离挡板的高度h,再用秒表计时,计时方法是:
当听到某一水滴滴
在挡板上的声音的同时,开启秒表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水
滴声,依次数“2、3、4”,一直数到“n”时,按下秒表按钮停止计时,
读出秒表的示数为t.
(1)写出用上述测量计算重力加速度g的表达式.
(2)为了减小误差,改变h的数据,测出多组数据.
次数高度h/cm空中运动时间t/s
1
2
3
4
5
6
记录在表格中(表中t是水滴从水龙头口到A板所用的时间,即水滴在
空中运动的时间),请在图中所示的坐标纸上作出适当的图象,并利用图象求
出重力加速度g的值.(要求两位有效数字)
参考解答:
(1)每滴水下落h所用的时间为t′=t
,根据自由落体运动
n
1
规律h=1gt′2可得g=2(n1)2h.
2
t2
(2)由于h=g,故下落高度h为纵坐标,以时间的平方t2为横坐标画h
t2
2
-t2图象,应为直线,其斜率
k=g,g=2k.认真描点作图,求出斜率k,即可
2
求得g.解得g=9.78m/s2.
练习题
1、在用接在50Hz交流电源上的打点计时器测定小车做匀加速直线运动的加
速度的实验中,得到如图所示的一条纸带,从比较清晰的点开始起,每
5个
打印点取一个计数点,分别标上0、1、2、3、4量得0与1两点间的距离
s1=30mm,3与4两点间的距离s4=48mm,则小车在0与1两点间平均速度为
__________,小车的加速度为__________.
解析:
v
s1
3010
3
因为
4-s1=3aT2,所以a=s4
s1
48
30103
T
0.1
m/s=m/s
s
2
3
0.12
3T
m/s2=m/s2
2、在“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。
计时器所用电源的频率为50Hz,图4为一次实验得到的一条纸
带,纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出,按时间顺序取0、1、
2、3、4、5六个计数点,用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图
所示(单位:
cm)。
由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4=________m/s,小车的加速度大小a=________m/s2
答案:
s,80m/s2
1、在验证力的平行四边形定则的实验中,根据实验数据画出力的图示(如图所示).图上标出了F1、F2、F、F/四个力,其中不是由弹簧秤直接测得的力是
(填上述字母);在该实验中,需要记录和观察的是下面哪些项
目
。
A.记录力F1、F2间的夹角
1
F
B.记录力F1、F2和F的大小和方向
C.观察力F、F/
的大小是否基本相同
F
F/
F2
D.观察力F、F/的方向是否基本相同
2、在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,用测力计测
出弹簧的弹力F,测出弹簧的总长度l,得到下表中的
数据。
弹力F(N)0
F2
弹簧总长度l(cm)
N;
(1)由图读出F的值为
2
(2)由表中的数据,可写出
F与l的关系式为:
N
。
3、为测量木块与木板间的动摩擦因数,某同学采用如图所示的装置,将木块
放在水平木板上,右侧与纸带相连,左侧拴有细线,跨过固定在木反左端的
定滑轮与一重物相连。
在重物在牵引下,木块在木板上向左运动,重物落地
后,木块继续向左做匀减速运动,如图给出了重物落地后,打点计时器在纸
带上打出的一些点。
已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,不计打点计
时器对纸带的阻力,取重力加速度g=10.0m/s2。
则木块匀减速运动的加速度
大小a=m/s2,木块与木板间的动摩擦因数=。
(结果均保留
三位有效数字)
4、某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作,将一个长方体木块
放在水平桌面上,然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F,并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测,下表是她记录的实验数据。
木块的
重力为,重力加速度g=9.80m/s2,根据表格中的数据回答下列问题(结果保留
3位有效数字):
实验次数
运动状态
水平拉力
F/N
1
静止
2
静止
3
匀速
F
4
匀加速
5
匀加速
(1)木块与桌面间的最大静摩擦力
Ffm>
N
;
(2)木块与桌面间的动摩擦因数
;
2。
(3)实验次数5中监测到的加速度a
m/s
5、在探究加速度与力、质量的关系实验中,小车及车中砝码的质量用M表示,
盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点
计时器打上的点计算出。
(1)当满足关系时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝
码的重力。
(2)实验中平衡摩擦力的目的是:
(3)在验证牛顿第二定律的实验中,下列做法错误的是()
A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上;
B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力时,应将
装砂的小桶用细绳绕过滑轮;
C.实验时先放开小车,再接通打点计时器电源.;
D.小车运动的加速度可用天平测出M及m后直接用公式a=mg/M求出。
6、
(1)为了测定某辆轿车在平直公路上起动时的加速度(轿车起动时的运
动可近似看做匀加速运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片(如图)。
如果拍摄时每隔2秒曝光一次,轿车
车身总长为
4.5m,那么这辆轿车的加速度为
A.1m/s2B.2m/s2C.3m/s2D.4m/s2
(2)实验中,得到一条纸带如图所示,A、B、C、D、E、F为相邻的6个计
数点,若相邻计数点的时间间隔为
t
0.1s,用刻度尺量得
AB1.50cm,
EF3.10cm,则小车的加速度大小为
_____m/s2,由此可进一步求出打下
B点
时小车的速
AB
C
D
E
F
度大小为__
m/s.
(结果保留
两位有效数字)
参考答案:
1、F/,BCD
2
、
(1)(—)
(2)F=50(l-)
3、4、
(1),
(2)(3)
5、
(1)M>>m;
(2)让小车受到的合外力等于钩码的重力;(3)ACD
6、
(1)B
(2)
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