資源簡介

4．實驗：用打點計時器測量小車的速度
★學習目標
1．知道電磁打點計時器和電火花打點計時器的工作原理。
2．能正確、安全地使用打點計時器，會根據紙帶上的點跡得到物體運動的時間和位移。
3．能計算物體運動的平均速度，理解用平均速度表示瞬時速度所采用的思想方法。
4．能運用實驗數據描繪v-t圖像，知道圖像的物理意義，了解用圖像研究物理問題的方法。
★重難點
重點：運用實驗數據描繪v-t圖像。
難點：理解用平均速度表示瞬時速度所采用的思想方法。
★教學過程
生活情景引入新課：兩位同學一組，一位同學牽動長紙帶使紙帶沿直線向前移動；另一位同學手拿一支彩筆固定在紙帶正上方，聽口令每隔1s用彩筆在紙帶上點一個點。用這樣的方式可以測出拉紙帶那位同學的手運動的速度嗎？試一試。
打點計時器使用什么電源？紙帶放置的正確位置在哪？
一、實驗器材
小車、附有滑輪的長木板、電磁打點計時器（或電火花打點計時器）、紙帶、細繩、復寫紙片（或墨粉紙）、導線、低壓交流電源（或220V交流電源）、刻度尺、坐標紙。
二、實驗設計
打點計時器固定，讓小車拉動紙帶運動，打點計時器將間隔相同的時間在紙帶上打出一系列點跡，這些點跡對應各時刻小車的位置。
三、實驗裝置
如圖所示。
四、實驗過程
1．安裝實驗器材：把打點計時器固定在長木板沒有滑輪的一邊，紙帶穿過打點計時器，前端固定在小車后部，小車前端的細繩繞過定滑輪垂下。
2．使小車在木板上保持靜止，開啟打點計時器電源開關。打點計時器穩定工作后，用手拉動細繩，使小車沿木板做直線運動。待小車運動約一半距離時，松開手，使小車依靠慣性繼續運動，直到遇到滑輪停了下來。
3．小組內各成員都親自拉動小車運動，重復實驗，獲得多條紙帶。
提醒學生實驗中的注意事項：
（1）實驗前要先檢查打點計時器的穩定性。
（2）先接通電源，待打點穩定后再釋放紙帶。
（3）選擇紙帶時應選點跡清晰的，并適當舍棄前端較密集部分的點。
（4）使用電火花打點計時器時，應注意把兩條紙帶正確穿好，墨粉紙夾在兩紙帶之間；使用電磁打點計時器時，應讓紙帶通過限位孔，壓在復寫紙下面。
五、處理數據
1．選擇點跡比較清晰的紙帶進行數據處理。首先選取紙帶上一段點跡清晰且沒有重疊的區間，把第一個點標記為O，而后依次標記為A、B、C、D……
2．用刻度尺（一般使刻度尺的零刻度線與O點對齊，即O點的位置記為0）測量各點的位置，并記錄下來。
3．計算相鄰計時點間的位移和各段的平均速度，并記錄下來。
數據處理中的注意事項：
（1）測量各段位移時不要分段測量，要盡可能一次測量完畢，即一次性測量出各計數點到計數起點之間的距離。
（2）要區分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數點。為了便于處理，可以在紙帶上每隔4個點（或者說每5個點）取一個計數點（如下圖所示），即時間間隔為T＝0.02×5s＝0.1s。
六、下發作圖方格紙，繪制v-t圖像
以橫軸表示時間，縱軸表示速度，根據實際數據取單位長度，選定標度，描出數據點，用平滑曲線連接各點得到v-t圖像。
提醒學生注意：
（1）建立直角坐標系。
（2）選取合適標度。
（3）正確清晰描點。
（4）科學規范作圖。
七、討論交流
1．為什么可以把相鄰計時點間的平均速度當成起始點的瞬時速度
2．觀察繪制的v-t圖像，如何描述小車的運動？
八、問題情境
通過教科書“自我評價”的題目進行鞏固提高。

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