[大全]第二课时 速度 瞬时速度 平均速度 打点计时器

[大全]第二课时 速度 瞬时速度 平均速度 打点计时器 第二课时 第三节运动快慢的描述 速度 【知识目标】 1(理解速度的概念，知道速度是示物体运动快慢的物理量，知道速度的定义。 2(知道速度是矢量，知道速度的单位、符号和读法。了解生活实际中的某些直线运动的速度大小数据。 3(理解平均速度的概念，知道平均速度的定义式，会用平均速度的公式解答有关的问。 4(知道瞬时速度的概念及意义，知道瞬时速度与平均速度的区别和联系。 5(知道速度和速率以及它们的区别。 一、速度 思考: 初始位置/m 经过时间/s 末了位置/m A(自行车沿平直道路行驶 0 20 100 B(公共汽车沿平直道路行驶 0 10 100 C(火车沿平直轨道行驶 500 30 1250 D(飞机在天空直线飞行 500 10 2500 问题1:比较A和B谁运动的快，为什么, 问题2:比较B和D谁运动的快，为什么, 结论:比较物体运动的快慢，可以有两种方法: 1)一种是在位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的物体运动快，时间长的物体运动慢; 2)另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的物体运动得快，位移小的物体运动得慢。 问题3:比较B和C谁运动的快，为什么, 1. ?的意义: (速度的定义:位移跟发生这段位移所用时间的比值，用v表示。2 3(速度的物理意义:速度是表示运动快慢的物理量。 4. 速度的定义式:。 -15(速度的单位:国际单位:m,s(或m?s)。 -1-1 常用单位:km,h(或km?h)、cm,s(或cm?s)。 6(速度的方向:与物体运动方向相同。说明:速度有大小和方向，是矢量。 二、平均速度和瞬时速度 如果物体做变速直线运动，在相等的时间里位移是否都相等,那速度还是否是恒定的,那又如何描述物体运动的快慢呢, 问题:百米运动员，10s时间里跑完100m，那么他1s平均跑多少呢, 回答:每秒平均跑10m。 百米运动员是否是在每秒内都跑10m呢, 答:否。 说明:对于百米运动员，谁也说不来他在哪1秒破了10米，有的1秒钟跑10米多，有的1秒钟跑不到10米，但当我们只需要粗略了解运动员在100m内的总体快慢，而不关心其在各时刻运动快慢时，就可以把它等效于运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完全程。此时的速度就称为平均速度。所以在变速运动中就用这平均速度来粗略表示其快慢程度。 1(平均速度 1)定义:在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间(或这段位移)的平均速度，用表示。 2)说明: A(平均速度只能粗略表示其快慢程度。表示的是物体在t时间内的平均快慢程度。这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动来处理。 B(这是物理学中的重要研究方法??等效方法，即用已知运动研究未知运动，用简单运动研究复杂运动的一种研究方法。 问题8:百米赛跑运动员的这个=10m/s代表这100米内(或10秒内)的平均速度，是否是说明他在前50米的平均速度或后50米内或其他某段的平均速度也一定是10m/s, C(平均速度只是对运动物体在某一段时间内(或某一段位移内)而言的，对同一运动物体，在不同的过程，它的平均速度可能是不同的，因此，平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”的。 D(平均速度只能粗略地描述一段时间(或一段位移)内的总体快慢，这就是“平均速度”与匀速直线运动“速度”的根本区别。 E(平均速度不是各段运动速度的平均值，必须根据平均速度的定义来求解。 2(瞬时速度 (1)定义:运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度，叫做此时刻(或此位置)的瞬时速度。 (2)意义:反映物体在某一时刻(或经某一位置)时运动的快慢，它能精确地描述变速运动的快慢。平均速度只能粗略地描述变速运动。 (3)对瞬时速度的理解:瞬时速度是在运动时间时的平均速度，即平均速度在时的极限就是某一时刻(或某一位置)的瞬时速度。 (4)瞬时速度的方向:瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，(若是曲线运动，瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向(与轨迹在该点的延伸方向一致)) 例:关于瞬时速度，下列正确的是(BCD ) A(瞬时速度是物体在某一段时间内或在某一段位移内的速度的平均值 B(瞬时速度可以看成是时间趋于无穷小时的平均速度 C(瞬时速度是物体在某一位置或某一时刻的速度 D(物体做匀速直线运动时，瞬时速度等于平均速度 三、速率 1(瞬时速率 1)定义:瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。 2)瞬时速率的测量:技术上通常用速度计来测量瞬时速率。 2(平均速率: 瞬时速度的大小是瞬时速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢,(NO)其实我们初中所学的速度也不是没有意义的，我们给了他一个新的名字平均速率。 1)定义:路程与发生这段路程所用时间的比值。 2)速率是标量。 3)注意:平均速率不是平均速度的大小。 【例1】一个做直线运动的物体，某时刻速度是10m/s，那么这个物体( ) A(在这一时刻之前0(1s内位移一定是1m B(在这一时刻之后1s内位移一定是10m C(在这一时刻起10s内位移可能是50m D(如果从这一时刻起开始匀速运动，那么它继续通过1000m路程所需时间一定是100s 【解析】某时刻速度是10m/s指的是该时刻的瞬时速度，不能说物体从此时起以后运动的快慢情况，以后做直线运动或匀变速直线运动，或非匀变速直线运动均可能。所以选项A、B均错。如果从某时刻(速度为10m/s)起质点做非匀变速直线运动，从这一时刻起以后的10s内位移可能为50m，所以选项C正确，如果从这一时刻起物体做匀速直线运动，那么经过1000m路程所需时间t=100s。正确选项是C、D。 【例2】一物体沿直线运动，先以3m/s的速度运动60m，又以2m/s的速度继续向前运动60m，物体在整个运动过程中平均速度是多少, 【解析】根据平均速度的定义公式，s为总位移，t为总时间，等于前一段位移与后一段位移所用时间之和。 全过程的位移=120 sm 物体在前一段位移用的时间为 后段位移用的时间为 整个过程的用的总时间为t=t+t=50s 12 整个过程的平均速度m/s=2(4m/s *注意:全过程的平均速度只能由全过程的总位移与通过全路程所用的总时间的比值得出。如果用求速度的平均值去做=2(5m/s，这样得出的结果是错误的。可见，平均速度概念与速度的平均值概念是不完全相同的。 第四节 实验:用打点计时器测速度 1、两种打点计时器:电磁打点计时器和电火花打点计时器 2、原理: 3、构造: 4、工作电压: 5、打点计时器的作用: (1)测时间(电源频率50Hz，每隔___秒打一个点) (2)测位移 (3)研究纸带 ? 研究物体运动 6、打点计时器的操作: (1)固定计时器 (2)穿纸带 (3)启动电源，拉纸带，随后立即关电源 7、纸带处理: (1)测平均速度: (2)测瞬时速度:原则:准确性和可行性 (3)故障处理: 8、打点计时器的应用范围:只能测量单向直线运动的常规物理， 课外作业: 一、选择题 1(关于打点计时器在纸带上打出的点痕，下列说法中正确的是( ) A(点痕记录了物体运动的时间 B(点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C(点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况 D(根据纸带上的点痕可以知道任一时刻运动物体的瞬时速度 2(在使用打点计时器前应检查( ) A、所用电源是否符合要求 B、纸带是否平整 C、打点周期的等时性是否良好 D、复写纸安装是否正确 3(由打点计时器打出的纸带可以直接得到(可直接测量得到，而不需经过计算)的物理量是( ) A、时间间隔 B、位移 C、加速度 D、平均速度 4(在使用打点计时器时() A、每打完一列点子就要切断电源 B、不要移动圆形复写纸片的位置 C、纸带一定要从两限位孔穿过，并且压在复写纸的下面 D、侧向移动限位孔位置，在一条纸带上可以打出两列点，提高纸带的利用率 5(在使用打点计时器时( ) A、应先接通电源，再使纸带运动 B、应先使用纸带运动，再接通电源 C、在使纸带运动的同时接通电源 D、先使纸带运动或先接通电源都可以 6(下面是四位同学在测定匀速运动的小车的速度时分别打出的四条纸带 ，纸带上的点迹比较理想的是( ) 7(运动小车拉动的纸带通过打点计时器后，在纸带上留下的点子中有5 个连续清晰的点，测出5 个点间的距离为20cm，则( ) A、小车运动的平均速度为2.00m/s B、小车运动的平均速度为2.50m/s C、小车运动的平均速度为200m/s D、小车运动的平均速度为250m/s (某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后，纸带上打下了一列点，他要8 根据这列点计算纸带运动的平均速度及纸带是否做匀速直线运动，则下列操作正确的是( ) A、他首先查清共有多少个点 B、他首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点 C、他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能够看清点间的总长度，用来计算平均速度。 D、他分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度，判断是否是匀速运动。二、填空题 9(根据图所示的打点计时器构造图， 指出各主要部件的名称:?___ _， ?__ __，?___ _， ? ___ _，?__ __， ?__ __，?__ __， ?___ _，?__ _。 10(电磁打点计时器的电源应是________电源，通常的工作电压为________伏，实验室使用我国民用电时，每隔________秒打一次点，如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为________秒。 11(电磁打点计时器是一种使用交流电源的, ,仪器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔, ,s打一次点，现在用打点计时器测定物体的加速度，当电源频率低于50Hz时，如果仍按频率为50Hz的时间间隔打一次点计算，则测出的加速度数值,,,,(选填“大于”，“小于”，或“等于”频率为50Hz时测出的加速度的值。 12(打点计时器是一种使用 流电源的 仪器，它的工作电压为 V，当电源频率为50Hz时，它第隔 s打一次点，当电源的频率为60Hz时，它第隔 s打一次点。 13(下图是某同学用打点计时器(电源频率为50Hz)研究某物体运动规律时得到的一段纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器历时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度为 m/s，BC段的平均速度为 m/s，而AD段的平均速度是 m/s。 [参考] 1,4答案 1、ABC2、A、B、C、D应注意(1)还应检查振针的高度是否适当，固定振动片的螺丝是否松动，如果有上述现象会出现漏点、双点、等时性不良情况。(2)如果经检查发现打点计时器有问题，不要自己调整，应请实验老师调整，(3)一个性能良好的打点计时器的振动片的固有频率和所使用交流电频率相等，这样使振动片共振，振幅较大，打点清晰，等时性好，而振动片的固有频率与振动片的长度及的弹性系数有关，可以通过调节振动片的长度来调整它的固有频率，改变振动片的长度，观察振动片的振幅，把振动片长度固定在振幅最大位置。3、A、B4、A、C、D，每打完一列点就要切断电源，是为了防止线圈过热而损坏，圆形复写纸是套在定位轴上的，定位轴可以移动，每打完一列点后移动一下定位轴，以充分利用复写纸的各个部位，可保证打点清晰，限位孔也可以侧向移动，但在移动时要保证两限位孔纵向对齐，移动后要把螺钉拧紧。5、A6、B7、 B此题的解答有两点需要注意:一是在5 个连续点间只有4 个间隔，因此在这5 个点间运动的总时间为0.02×4s=0.08s;二是要注意长度的单位是cm，在计算平均速度时应把cm换成m。8、B、D在大多数测量中不需要全部的点子，因此在很多情况下把最先打出的一些不很清晰、分布不够合理的点子舍去，而利用那些清晰的、分布合理的点子，在此题的实验中也应如此处理，因此A选项错误，B选项正确，在测量距离时，按C选项所叙的方法测量误差较大，原因是每次测量都会带来绝对误差，在相加时会造面误差积累，正确的方法是用较长的尺一次测出所需的总长，D答案的叙述是正确的，因为计算各段的平均速度时需要的是各段的长度，必须分段测量。 10、低压交流，4~6,0.02秒，0.1 11、计时、0.02、大于。 12、交;计时;4,6;0.02;0.017(这里取了两位有效数字)打点计时器打点的时间间隔由所用交流电源的频率决定，打点计时器1s内打点的次数n和所用 1电源的频率f相等，因此打点时间间隔T=(s)。 f -213、0.04， 2.8×10 ， 0.70， 1.10 ， 0.76。 注:平均速度的值，与在哪段时间或在哪段位移上计算有关，要注意单位换算，有时单位标在纸带图上。 第四节 实验:用打点计时器测速度同步练习 1(电磁打点计时器的打点周期取决于 ( B ) A.交流电压的高低 B.交流电的频率 C.永久磁铁的磁性强弱 D.振针与复写纸间的距离 2(对纸带上的点迹说法正确的是,( ABD ) A、点迹记录了物体运动的时间。 B、点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况。 C、点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的体积和大小。 D、点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 3(打出的点迹不够清晰的原因可能是,(ABCDE ) A:电源电压偏低 B:永磁体磁性不足 C:振针位置过高 D:复写纸陈旧 E:振动片不在永磁体的中央 4、关于误差，下列说法正确的是( D ) A(仔细测量可以避免误差 B(误差是实验中产生的错误 C(采用精密仪器，改进实验方法，可以消除误差 D(实验中产生的误差是不可避免的，但可以设法尽量减小误差 5(关于接通电源和释放纸带(物体)的次序，下列说法正确的是( A ) A(先接通电源，后释放纸带 B(先释放纸带，后接通电源 (释放纸带同时接通电源 C D(先接通电源或先释放纸带都可以 6、根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理 量是( AB ) A(时间间隔 B(位移 C(平均速度 D(瞬时速度 7、当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列说法正确的 是( ABD ) A(点痕记录了物体运动的时间 B(点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移 C(点在纸带上的分布情况，反映了物体的形状 D(点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况 8、利用打点计时器打出的纸带( BCD ) A(能准确地求出某点的瞬时速度 B(只能粗略地求出某点的瞬时速度 C(能准确地求出某段时间内的平均速度 D(可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度 9、当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中正确的是(AB ) A(点痕记录了物体运动的时间 B(点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C(点痕越密集，说明物体运动越快 D(相邻点痕间的间距越大，说明物体运动的快慢 10、手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点， 测出这6个点的第1点到第6个点的距离为18cm，则 ( C ) A(手运动的平均速度为0(03m/s B(手运动的平均速度为1(5m/s C(手运动的平均速度为1(8m/s D(手运动的平均速度为180m/s 11(打出的是短线而不是点是什么原因,( A ) A(振针距离复写纸的太近 B(振针距离复写纸的太短 C(电源频率太大 D(电源频率太小 12、用毫米刻度尺测量物体的长度，下列哪些读数符合有效数字要求(BC ) A(1.502 m B(1.6214 m C(12.40 cm D(4.30 mm 13(使用电磁打点计时器时，纸带应穿过 ，复写纸片应套在 上，并要放在纸带的 面，打点时应 接通电源， 释放 纸带。 (限位孔，定位轴，上，先，后) 14(根据右图所示的打点计时器的构造图，指出各主要部件的名称。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。 (接线柱，线圈，永磁体，振片，振针，限 位孔，定位轴，复写纸，纸带) 15(电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪 器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔 秒打一个点，现在使用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50Hz 时，仍然按50Hz时的频率计算，则测出的速度数值将比物体的真实 值 。 (0(02， 偏大)