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2015高考物理大一轮复习 第一章 运动的描述 匀变速直线运动含近三年考点分布及15年考向前瞻.doc72页
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动力的描述
匀变速直线运动
1 从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有匀变速直线运动的规律及应用、x -t图像、v -t图像的理解及应用，涉及“”的实验中，测定速度和加速度的方法是整个力学实验的核心，也是进行实验设计的基础，在很多实验中都有应用。 2 高考对本章内容主要以选择题形式考查，也有单独考查匀变速直线运动的计算题出现，另外在牛顿运动定律、曲线运动及带电粒子在电磁场中的运动等综合试题中也有所渗透和体现。2015高考考向前瞻 1 运动图像仍将是2015年高考命题的热点，考查从图线斜率、面积、正负等判断物体的运动情况，并近而延伸至对受力和功能关系的综合分析。
2 联系生活实际、联系体育及科技信息是高考命题的趋势，2015年高考命题，将会以此为背景考查学生运用知识的能力、建立物理模型的能力和解决实际问题的能力。
第1节描述运动的基本概念
如图1－1－1所示，已知旗杆静止不动，则风向向哪个方向？能否判断甲、乙火炬的运动方向？
提示：旗杆静止不动，旗向左展开，则风向向左，甲火炬火焰向左偏，甲火炬可能静止，可能向右运动，也可能向左运动，但向左运动的速度小于风速，乙火炬一定向左运动。
1．参考系的定义
在描述物体的运动时，假定不动，用来做参考的物体。
2．参考系的四性
1 标准性：选作参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准。
2 任意性：参考系的选取原则上是任意的。
3 统一性：比较不同物体的运动应选择同一参考系。
4 差异性：对于同一物体选择不同的参考系结果一般不同。
1.图1－1－2是F－22A猛禽战斗机在
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高中物理教师备课必看--备课资料卡】用打点计时器测速度（匀变速直线运动的实验探究）
【三维目标】(鲁科J)1．会使用打点计时器测量运动物体的位移和时间。(鲁科J)2．了解频闪照相法及其应用。(鲁科J)3．探究重力作用下的匀变速直线运动，体会实验在发现自然规律中的作用。【教学建议】　　(鲁科J)1．本节主要是通过实验研究匀变速直线运动。首先介绍打点计时器，同时考虑到现代仪器设备逐渐进入实验室，还介绍频闪照相法，然后让学生自主探究重力作用下的运动，在实验中体验、理解匀变速直线运动。　　(鲁科J)2．中学实验室里一般有两种打点计时器：电磁打点计时器和电火花计时器。电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力相对小些，实验误差也小些，因此有条件的学校应尽量使用电火花计时器。不管使用哪种打点计时器，教师要讲清其基本原理、操作方法，并让学生操作练习。　　(鲁科J)3．从纸带读取数据时，以连续6个点为一小段来划分纸带，记下每小段的时间和位移，然后算出各段的平均速度。设每一小段的运动都是匀变速运动，各段间的加速度用来计算，其中
为相邻两小段的平均速度，t为两小段各自的时间中点之间的时间间隔，即0．1 s。这种数据处理方法的比较简捷，但求平均加速度时，除头、尾两小段的位移测量值外，中间各段的位移均互相抵消。因此，这样计算平均加速度不能有效减小实验误差。其实，也可不必求平均加速度，直接比较各小段的加速度值，即可看出小车在误差允许的范围之内是做匀变速直线运动。当然，如果学生有兴趣和余力，也可鼓励学生尝试其他方法求加速度(见上节作业8)。　　(鲁科J)4．减小误差是很重要的实验技能。教师应引导学生分析实验误差的来源，讨论如何减小误差，如以连续的6个点为一段就是为了减小误差。从上述所用的方法来看，加速度的误差主要由各段位移的误差决定，因此适当增加各段的位移可以减小误差。因此，若小车加速度小，打点比较密集，计数点间时间间隔应多取几个，反之可少取。　　(鲁科J)6．仪器设备现代化是教学现代化的内容之一。尽管很多学校没有频闪照相机，但让学生知道既可用简单易行的"盆盆罐罐"做实验，也可用先进的仪器设备做实验，有利于开阔学生眼界，激发热爱科学的热情。　　(鲁科J)教师可结合教材中的频闪照片介绍频闪照相法的原理和应用，如通过计算机课件、录像来演示。学生的体验将更深刻。(鲁科J)7．科学探究比较开放，除了给出打点计时器，实验装置图、实验步骤、数据处理、结果的讨论等全由学生自主进行，而且学生是第一次使用打点计时器，如果学生出现困难，教师应注意指导(详见本节"实践活动"部分)。【课型安排】【课时安排】【相关知识准备】【教学建议】【学习方法】【导语引入】(鲁科K)本章第一节从加速度的定义出发，推导出匀变速直线运动的规律。我们怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢?仅凭观察是很难做出准确判断的，需要通过测量和分析才能得出正确的结论。直接测量物体运动的加速度或速度在技术上比较复杂，本节我们将尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体是否做匀变速直线运动。【知识点讲解】打点计时器及其应用(鲁科K)在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大。用什么方法可以减小测量误差呢?使用打点计时器是人们常用的方法之一。(鲁科K)图3-12是常见的电火花打点计时器和电磁打点计时器，用它们可以记录物体运动的时间和位移。下面主要以电磁打点计时器为例，讨论其记录过程。图 3-12(b)是一种常用的电磁打点计时器的实物照片，工作电压4～6V，频率50Hz。接通电源后，振片和振针就会以(即0.02s)的周期振动起来。当纸带在运动物体的带动下运动时，振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点之间对应的时间间隔为0.02s，相邻两点之间的距离可以用尺子测量。这样，打点计时器既记录了时间，又记录了相应的位移。我们便可利用这些时间和位移信息来分析物体运动的速度和加速度。下面，我们应用打点计时器探究沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动。(鲁科K)图3-13是利用打点计时器测量小车沿斜面下滑的时间和位移的实验装置。图3-14则是小车下滑过程中打点计时器打出的纸带。(鲁科K)在纸带上，以6个点为一段划分纸带，用尺子量出每段的长度，每段的时间间隔就是 6个点对应的时间间隔，即5×0.02s＝0.1s。将时间和位移数据填人表3-2，由此计算出各段的平均速度和加速度。比较计算出的加速度(表 3-3)，得出加速度的平均值，讨论误差。从而可以粗略判断小车是否做匀变速直线运动。(鲁科K)表3-2
实验数据分段第1段第2段第3段第4段第5段第6段时段t/s0～0.10.1～0.20.2～0.30.3～0.40.4～0.50.5～0.6各段位移s/m1.45×10-22.45×10-23.55×10-24.55×10-25.60×10-26.65×10-2平均速度/m·s-11.45×10-12.45×10-13.55×10-14.55×10-15.60×10-16.65×10-1(鲁科K)表3-3
相邻段加速度值相邻段1～2段2～3段3～4段4～5段5～6段加速度a/m·s-21.01.11.01.051.05　　从表3-3的数据可以看出，在误差允许的范围内，小车沿斜面下滑可以看成匀变速直线运动。(鲁科K)由上面的测算可知，利用打点计时器所测数据计算各段加速度时，不可能得到完全相等的加速度值，这是实验误差导致的。当然，如果继续减小分段时间间隔，得到的测量值与真实值可能会更接近。但是由于时间间隔减小，一定时间间隔内对应的点的数目也相应减少(仍用50Hz的打点计时器)，这就可能带来新的测量误差。可见，在实验中如何减小误差还是一门学问。(鲁科K)方法点拨(1)任何物理实验都存在误差。在实验中只能减小误差，不可能消除误差。减小误差的方法之一是在收集数据时，多次测量求平均值。例如，在用打点计时器收集信息时，做完一遍后，应换上新纸带，重复进行实验，最好多做几遍，这样误差会小些。　　(2)解决问题的方法有时是多种多样的。例如，用打点计时器测算物体运动的加速度，当已经知道物体做匀变速直线运动后，可以采用匀变速直线运动的位移公式和速度公式算出加速度。　　打点计时器的频率检查　　(鲁科J)打点计时器的计时精度主要由振动片的振动频率所决定。由于振动、碰撞等原因可能使打点频率偏离正常范围(包括出现频率偏移和频率不稳等现象)，影响它的正常工作。实验前可检查其频率是否正常。这里介绍用示波器检查打点频率的方法。　　(鲁科J)将打点计时器的线圈接入9 V交流电源，振动片接示波器的"Y输入"(不能使用旋松紧固螺钉或夹在振动片上的方法连结，可用导线绕在振动片的固定螺钉上，避免影响振动频率)，限位板接示波器的"接地端"，如图3．1所示。当打点针与限位板不接触时，示波器Y输入上就有一个感应交流电压的正弦信号输入；当打点针与限位板接触时，Y输入电压为零。因此在正弦波上留下一个缺口。若打点器的振动频率稳定，则正弦波上的缺口位置始终一致；若打点器的振动不稳定，各次缺口出现的位置不同，这时打点纸带上会出现重复性的"双点"。仔细调节振动片的固定螺钉，直到示波器显示的正弦波只出现一个缺口，打点器的振动频率就核准好了。（人教J） 实验：用打点计时器测速度（人教J）将实验教学与其他教学内容紧密地结合在一起的教学形式是这次实验教学的一个特点。虽然没有规定学生的必做实验，但凡是课程标准做出这样要求的，教材都安排了实验。本节实验要求全体学生都必须完成。第一次实验课应向学生介绍实验室要求及安全注意事项。最好让学生课前阅读一下教科书中"学生实验"部分的内容，不要求完全读懂，主要是让学生对物理实验有所了解，对物理实验的意义有所认识。(3)注意事项①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸圆片下穿过。将计时器接人50 Hz交流电源，从交流4 V开始，观察振动片振动情况，若振动片振幅较小，再升高电压至6 V。②开启电源，打点计时器工作，待l s～2 s再拖动纸带打出点子。观察点迹是否清晰，打完点后，立即关闭电源(因打点计时器是按问歇工作设计的，避免线圈过热而损坏)。③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正的对策大致有三种：电源电压较低(4 V)情况下，可适当调高；调整复写纸位置或更换复写纸；调整打点计时器。④打点计时器的调整。如打不出点时，首先要检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上。可将压纸框向下压恢复其原来位置。这种情况一般是由于操作不当引起。检查打点计时器是否正常工作的方法是，将计时器接在4 V～6 V交流电源上，将纸带穿过计时器，开启电源后观察振针是否在纸带上打出印记。若没有打出印记，可能有两种情况。·说明振动片没有工作在共振情况下。可拧松螺钉，适当调整振动片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作。·如果振动片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直至打出点为止。若振针向下调节过长，则打点针打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细。　　⑤有的学生可能将打点计时器错接到学生电源的直流电源上(非稳压电源)，也能在纸带上打出点迹，这是因为直流输出为单向脉动电流，频率为100Hz，会导致数据处理时发生错误。①注意培养学生的实验素质。实验课以学生活动为主，各种活动应有序进行。指导学生阅读课文、说明卡，对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。认真观察实验现象，小组之间可以交流、对比实验情况。如有意识的变速拉动纸带，观察纸带上打出的点起始部分、中间部分、最后部分有什么变化?其他小组打出的点有什么不同，这些差异都说明什么问题?以提高对实验现象的观察力。要求学生尊重原始测量的数据，不能随意改动，实验测量的原始数据是研究实验现象，寻找结论和规律的基本依据，也是检验、评价实验结果的依据。尊重原始测量数据，是良好实验素质和科学精神的具体表现。②注意理解一些名词、概念。如计时点、计数点，两个计数点之间的位移、平均速度、某时刻的瞬时速度是怎样求得的。各组交流v-t图象的异同，研究异同的原因。　　
画v-t图象时，横轴、纵轴单位长度的确定要根据实验数据的最大值、最小值合理选取，使描绘的图象v-t能充满坐标平面的大部分空间。频闪照相法及其应用(鲁科J)除打点计时器外，人们还用频闪照相法来记录物体运动的时间和位移。频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯(图3-20)，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。图3-21是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s，这样便记录了物体运动的时间。而物体运动的位移则可以用尺子量出。与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点子。因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。至于根据时间和位移信息求加速度的方法，两者都是一样的。请大家根据图3-21中小球的频闪照片，分段计算该小球的加速度大小，判断该小球是否做匀变速直线运动。电磁打点计时器(鲁科J)打点汁时器除了电火花打点计时器，还有电磁打点计时器。电磁打点计时器的打点周期是否等时对测量结果很重要。可以通过做匀速直线运动或匀加速直线运动的纸带来检验。如果打点的周期是等时的，则在记录匀速运动的纸带上，任意相邻两点间的距离都相等；在记录匀加速直线运动的纸带上，任意两个连续打点周期里的位移差△s是个常量。一般采用自由落体运动的纸带来检验打点周期的等时性。当打点周期稳定在0．02 s时，△s应为3．92 mm(取重力加速度g=9．8 m／s2)。(鲁科J)影响电磁打点计时器打点周期稳定的主要原因有两个：一个是电源频率不稳定；另一个是振动片的固有频率与电源频率不相同。一般情况下，市电的频率比较稳定，因此打点计时器打点周期不稳定的原因往往是由于振动片的固有频率偏离了电源频率引起的。(鲁科J)振动片的固有频率与振动片的长度及材料的弹性有关，可以通过调节振动片的长度来调整它的固有频率。方法是松开振动片的固定螺钉，改变振动片的长度，再观察振动片的振幅(观察时仍要把螺钉拧紧)，把振动片的长度固定在振幅最大的位置上。(人教K)电磁打点计时器电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在10V以下。当电源的频率是50Hz时，它每隔0．02s打一个点。电磁打点计时器的构造如图1．4-1所示。通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。　　如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。测量点的位置，我们就能了解物体的运动情况。③说明卡片内容建议(以电磁打点计时器为例)·在桌边固定打点计时器；·将复写纸调节片向外拉出，将复写纸圆片孔套在复写纸定位销上，向里推调节片，可调节复写纸位置；·将纸带穿过限位框，从复写纸下穿过压纸框，从另一侧限位框穿出；·开启电源等待1 s～2 s拖动纸带，拖出纸带后立即切断电源；·在纸带上选取计数点，测量计数点之问长度时要用量程在30 cm以上透明塑料尺一次测量多组计数点间数值，不要用短刻度尺一段一段的测量计数点间距离，减小偶然误差。（沪科K）电磁打点计时器（沪科K）电磁打点计时器如图1-38所示。工作电压为4-6V。当使用的交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点。（沪科K）使用时，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面。通电后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片带动振针上下振动，于是在运动的纸带上每隔相同时间打出一个点。　　（沪科J）电磁打点计时器的工作原理、打点周期等时性的检测与调整J0203型电磁打点计时器为磁电式结构，其构造如图t-1-11a，当线圈通以6～8V，50Hz的交流电时，线圈产生的交变磁场使振动片磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中，由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，为0.02s，图t-1-11b表示在半个周期中的情况。振动片的另一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时，便打上一系列点，相邻两点间对应的时间间隔为0.02s。电磁打点计时器的打点周期是否等时，可通过做匀加速直线运动的纸带来检验。如打点的周期是等时的，则在纸带上任意两个连续打点周期内的位移差丛是常数，一般采用自由落体运动的纸带来检验，当打点周期稳定在0.02s时，丛应为3.92mm(g取9.8m/s2)。造成电磁打点计时器打点不稳定的原因往往是由于振动片的固有频率偏离了电源频率。振动片的固有频率与它的长度及材料的弹性有关，可以通过调节振动片的长度来调整。方法是松开振动片的固定螺丝，改变振动片的长度，拧紧螺丝后再观察它的振幅，把它的长度固定在振幅最大的位置。电火花打点计时器(鲁科J)电火花计时器是利用高压脉冲火花放电，在纸带上记录运动物体的时空信息的。计时基准都是取自市电的周期，每两个点之间的时间间隔为0．02s，因而与电磁打点计时器有相同的数据采集方法和数据整理分析方法，但它比电磁打点计时器有更多的优点，其可靠性、准确性以及课时利用率等方面都有很大改进。（人教J）电火花计时器注：打点计时器只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源。电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电(图1．4-2)，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。当电源频率是50Hz时，每隔0．02s打一次点。这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就比较小。电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，打点的时间间隔也都是0．02s，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。（人教J） ⑥使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉盘下穿过，打点时墨粉盘不随纸带转动，电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上，打出的点迹颜色较淡，打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带。学生实验时可采用这一方法。另一种是用两条纸带，将墨粉盘夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉盘会随纸带转动，电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，所以打出的点迹颜色较重。墨粉盘上面的一条纸带没有点迹，可重复使用。用一条纸带打点时，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小，用两条纸带打点时摩擦阻力较大。不管用哪种方法，打完纸带后立即切断电源。（沪科K）电火花打点计时器（沪科K）电火花打点计时器如图1-39所示。它是利用火花放电在纸带上打出点迹的。　　（沪科K）实验时，使用2条纸带，把它们分别从墨粉纸盘的上、下两面穿过。接通220V交瘫电源，把脉冲输出开关拨到"ON"，电火花计时器发出的高压脉冲便在接正极的放电针和接负极的纸盘问产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一列点迹。当使用的交流电源频率是50Hz时，电火花计时器每隔0.02s打一个点。（沪科J）电火花打点计时器的电路原理　　如图t-1-10所示，当按钮开关K闭合后，由K流入的电流，在0至π/2期间，经电阻R1(1W，1kΩ)、二极管D1、电容C(CJ400V，0.21μF)及二极管D3将C充电约至310V。在π相位后电流反向，反向电流经二极管D2、电阻及R2(约50kΩ)后，被稳压管DW嵌相位，从另一路径由电阻R3(0.25W，800Ω)进入可控硅(3CTlB)BG的控制极，这两路的电流会合后经二极管D4及K流出，这一反向电流约在1.1π的一个固定的相位上，使可控硅BG导通。BG的导通引起C经脉冲变压器T的原线圈L1(120匝)及二极管D6与BG放电。放电电流在T的副线圈L2(20000匝)上形成万伏高压。当L2中的电流减小时，会产生反向自感电动势，二极管D5导通使L1短路，L2上无电压输出。(人教K)练习使用打点计时器　　打点计时器是高中物理实验中常用的仪器，用它进行实验之前应该事先熟悉它的使用方法。1．把打点计时器固定在桌子上，对照老师准备的说明卡了解它的结构。2．按照说明把纸带装好。3．启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点。随后立即关闭电源。4．取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点。如果数出n个点，这些点划分出来的间隔数是多少?由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间。5．用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离。　　在进行实际测量之前，自己设计一个表格，用来记录以上测量值。(人教K)用打点计时器测量瞬时速度　　在图1．4-4的例子中，测量后计算得出的是D、G两点间的平均速度。如果我们不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表正点的瞬时速度，也未尝不可。然而，如果把包含E点在内的间隔取得小一些，例如图1．4-5中的DF，那么根据D、F两点间的位移和时间，算出纸带在这两点间的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度，就会更准确。　　　　下面实际测量你自己拉纸带的速度。为了描述速度变化的情况，请你每隔0．1s测一次速度。先在纸带上用数字0，1，2，...，5标出这些"测量点"，然后仿照图1．4-5的办法，测量包含这个点的一段位移，记录在表1中，同时记录对应的时间。表1手拉纸带在几段时间中的位移和平均速度住置012345/m/s上表中算出的，是0，1，2，...，5各点附近的平均速度，把它当做计时器打下这些点时的瞬时速度，抄入表2。点O作为计时的开始，t=0。表2 手拉低带在几个时刻的瞬时速度位置012345t/s0通过表2可以看出手拉纸带运动速度的变化情况。（人教J） (5)手拉纸带的速度一时间图象(示例)(人教K)用图象表示速度许多变化过程，如气温的变化、股票的跌涨、传染病发病人数的增减......可以用图象展示，目的是更直观地反映变化的规律。图象是表示变化规律的好方法。　　物体的运动也可以用图象描述。以速度为纵轴、时间为横轴在方格纸上建立直角坐标系。根据表2中的、数据，在坐标系中描点。图1．4-6甲是根据某同学的实测数据所描的点，从这些点的走向能够大致看出纸带速度的变化规律。为了更清晰些，可以用折线把这些点连起来(图1．4-6乙)。然而，速度的实际变化应该是比较平滑的，所以，如果用一条平滑曲线来"拟合"坐标系中描出的点，曲线反映的规律应该与实际情况更接近(图1．4-6丙)。如图1．4-6丙那样描述速度与时间关系的图象，叫做速度一时间图象或v-t图象(v-t graph)。　　看一看你得到的v-t图象，你的手的运动速度是怎样变化的?【生活应用】【课本习题】　　1. (鲁科K)使用电磁打点计时器时，下列做法正确的是(A)应将振针调整到适当的高度，且不得松动(B)实验时应当先放开小车，让其运动起来，再接通电源(C)也可以用干电池做为打点计时器的电源(D)每打完一条纸带要及时切断电源，防止线圈过热而损坏　　解答：A、D2. (鲁科K)请用简短的语言描述下图中每条纸带记录的物体的运动情况。　　(鲁科J)解答：(a)各点分布距离均匀，表明物体做匀速直线运动。　　(b)各点分布距离均匀，表明物体做匀速直线运动。分布较稀疏，表明速度比(a)所记录的物体运动得要快。　　(c)各点分布距离逐渐加大，表明物体做加速直线运动。至于是否是匀加速直线运动，则要测量、计算。　　(d)各点分布距离逐渐变小，表明物体做减速直线运动。至于是否是匀减速直线运动，则要测量、计算。　　3. (鲁科K)在某次应用电磁打点计时器的实验中，所用电源的频率为50Hz，实验得到的一条纸带如下图所示，纸带上每相邻的两计数点之间都有4个点未画出。按时间须序取0，l，2，3，4，5六个计数点，实验中用直尺量出的1，2，3，4，5点到0点的距离如下图所示(单位：cm),请计算：(1)带动该纸带运动的小车的加速度有多大?(2)在计数点4所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度有多大?　　解答：(1)设每相邻两个计数点之间位移差分别为s1，s2，s3，s4，s5，s6，则s1=1．40 cm，s2=2．15 cm，s3=2．9 cm，s4=3．7 cm，s5=4．40 cm，s6=5．15 cm，T=0.1s。　　（2）因为小车做匀速直线运动，所以第4个点小车的瞬时速度为小车在3点到5点内运动的平均速度，所以(人教K)问题与练习1．从原理上考虑，电磁打点计时器和电火花计时器，哪一种可能引起较大的误差?为什么?（人教J）1．解答
电磁打点记时器引起的误差较大。因为电磁打点记时器打点瞬时要阻碍纸带的运动。2．把纸带的下端固定在重物上，上端用手提着，纸带穿过打点计时器。接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落，纸带被打出一系列点，其中有一段如图1．4-12所示。(1)图1．4-12所示的纸带，哪端与重物相连?(2)怎样计算纸带上打A点时重物的瞬时速度?说出你的道理。2．解答
(1)纸带左端与重物相连。(2)A点和右方邻近一点的距离=7．0×10-3m，时间=0．02 s，很小，可以认为A点速度v= =0．35 m/s（人教J）3．图1．4-13是甲、乙两个物体运动的v-t图象，至少从以下三个方面说明它们的速度是怎样变化的。(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度?(2)速度的大小是否变化?是加速还是减速?　　(3)运动的方向是否变化?（人教J）3．解答(1)甲物体有一定的初速度，乙物体初速度为零。(2)甲物体速度大小不变，乙物体先匀加速、匀速、最后匀减速运动。(3)甲、乙物体运动方向都不改变。4．自制模拟打点计时器。你的左手拿着一块表，右手拿着一枝彩色画笔。你的同伴牵动一条宽约1cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线向前移动。每隔1s你用画笔在纸上点一个点。你还可以练习在1s内均匀地点上两个点。这样，就做成了一台简单的"打点计时器"(图1．4-14)。想一想，相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?（人教J） 4．解答纸带速度越大，相邻两点的距离也越大。纸带速度与相邻两点时间无关。【基础例题】【其他习题】　　(鲁科J)1．图(a)是某物体运动的s一￡图象，图(b)是另一物体运动的v一t图象，请把两个图象分别赋于实际的情景，定性说明两个图象所描述的运动。(鲁科J)答案：图(a)表示的是做匀速直线运动的物体，由位移s0处向零点处运动，tl时刻到达零点，2t1时刻到达反向的-s0处。图(b)表示的是以初速度v0做匀减速直线运动的物体，t1时刻速度为零；之后，反向匀加速直线运动，2tl时刻速度为反向的v0。　　(鲁科J)2．飞机着陆后匀减速滑行，它滑行的初速度是60 m／s，加速度的大小是3 m／s2，飞机着陆后要滑行多远才能停下来?　　(鲁科J)答案：600 m。　　(鲁科J)3．在测定小车加速度的实验中，纸带上每5个点取一个计数点，从所取的开始点0往下读到4、5、6、7点时，各点离0点的距离如下表所列，则打点计时器打到第6个点时，小车的速度和加速度各是多少?计数点n4567距离cm）2.944.626.709.18　　(鲁科J)答案：0．228 m／s；0．4 m／s2。　　(鲁科J)4．下图为测定匀变速直线运动加速度的实验所得到的纸带。在每相邻的两点中间都有4个点未标出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5共6个点，用刻度尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是(单位：cm)8．78、16．08、21．87、26．16、28．94，由此可得小车的加速度为多少?计时器打第3点时的速度是多少?　　　　(鲁科J)答案：1．5 m／s2；0．5 m／s。(鲁科J)5．已知一物体做匀加速运动，加速度为a，试证明在一段时间￡内平均速度等于该段时间中点t／2时刻的瞬时速度。(鲁科J)证明：物体做匀加速直线运动，在这段时间内的位移为这段时间内的平均速度为而该段时间中点时刻的速度为、【基础探究活动】(鲁科K)迷你实验室*(鲁科K)模拟打点计时器在桌面上放一根细长纸带，一同学手牵纸带缓慢运动，另一同学拿一只画笔，按一定时间间隔(比如每秒1次或每秒2次)点击纸带(图3-15)。比一比，看谁牵动纸带运动的速度变化最小。　　两位同学进行竞走比赛。为了了解他们的加速过程，教师让两同学分别拿着底部穿孔、滴水比较均匀的饮料瓶一起竞走，然后通过地上的水印分析他们的速度变化情况(图3-16)。请你和同学们一起试试，并讲讲其中的道理。　　(鲁科J)1．本节"迷你实验室"中的两个小实验简单易行，可让学生在课后做一做,让学生体验打点计时器的原理，同时也有利于养成"盆盆罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验"的习惯。两个小实验的关键是时间间隔要均匀。　　(鲁科J)这样才便于通过位移来比较速度变化。例如，在第二个小实验中，为保证两个瓶子滴水均匀，取两个一样的瓶子，底部的孔大小要一样，并且大小要适当，若过大则水会一直流出，形不成水滴，过小则很难滴出；两个瓶子离地面高度应一样，以保证水滴落地时间一样。(鲁科K)实验与探究(鲁科K)物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动?　　准备的实验器材有：打点计时器、　　画出实验装置示意图：　　写出主要实验步骤：　　将收集的数据填入表3-4内：(鲁科K)表3-4
实验数据分段时段t/s各段位移s/m平均速度/m·s-1　　请根据上面的数据算出加速度：　　结合你的实验结果讨论下列问题：　　(1)仅受重力作用，初速度为零竖直下落时，物体做什么运动?　　(2)仅受重力作用，初速度不为零竖直下落时，物体做什么运动?(1) 仅受重力作用，初速度不为零竖直上抛时，物体做什么运动?　　(鲁科J)4．在本节"实验与探究"中，实验器材除打点计时器外，还需铁架台、纸带、钩码、夹子等。　　(鲁科J)如果使用电磁打点计时器，电磁打点计时器在实验前要预先调好，使打点时间间隔均匀和打点轻重适度。打点过轻，点迹不明显，不便于纸带的处理；打点过重，打点针与纸带接触时间变长，将增大实验误差。要教给学生基本的调节方法(详见本节课程资源部分)。但如果用电火花计时器，实验效果要好些。　　(鲁科J)实验装置参考教材，将纸带固定在钩码上，让纸带穿过打点计时器。先用右手提着纸带，使钩码静止在靠近计时器的地方。然后接通电源，松开纸带，让钩码自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点。　　(鲁科J)做实验时，要把打点计时器竖直地架稳，以便减小重物带着纸带下落时所受的阻碍。由于自由落体加速度比较大，在实验中从几条打上点的纸带中挑选点迹清晰的纸带进行测量。　　(鲁科J)在纸带上，以6个点为一段划分纸带，用尺子量出每段的长度，每段的时间间隔就是6个点对应的时间间隔0．1 s。将时间和位移数据等填入表格，计算出各段的平均速度和加速度。比较计算出的加速度，算出加速度的平均值。　　(鲁科J)由于存在实验误差，各段的加速度会不一样，得出的加速度平均值不一定恰好等于g。教师要提醒学生必须尊重数据，实事求是地分析误差产生的原因，并选择有效减少误差的办法。　　(鲁科J)对于讨论的其他2个问题，在有可能的情况下，应尽可能做一做，针对打出的纸带进行讨论。　　(鲁科J)对于初速度不为零竖直下落的情况，可在电源接通前，给钩码一个竖直向下的初速度，钩码做的是初速度不为零的、方向向下的匀加速直线运动，其加速度大小为g，方向向下。(鲁科J)对于初速度不为零的竖直上抛情况，可把钩码夹在纸带的上段，然后用手竖直上抛钩码，钩码做的是竖直上抛运动，其加速度大小为g，方向向下。抛钩码时要注意保护打点计时器，以免钩码落下时砸坏打点计时器。(人教K)1 实验：探究小车速度随时间变化的规律(人教K)进行实验　　如图2．1-1，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳绕过滑轮，下面挂上适当的钩码，小车在钩码的牵引下运动。为了研究小车的速度随时间变化的规律，需要把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。把小车停在靠近打点计时器的位置。启动计时器，然后放开小车，让小车拖着纸带运动。于是，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后立即关闭电源。　　换上新纸带，重复操作三次。处理数据在三条纸带中选择一条最清晰的。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当做计时起点。我们仍然选择相隔0．1s的若干计数点进行测量，记入自己设计的表格，利用第一章的方法得出各计数点的瞬时速度，填人下表。小车在几个时刻的瞬时速度位置编导012345时间t/s00.10.20.30.40.5增减所挂的钩码数，再做两次实验。作出速度-时间图象　　以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系。根据表中的、t数据，在直角坐标系中描点 (图2．1-2)。通过观察、思考，找出这些点的分布规律。我们会看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上。因此，可以有很大的把握说，如果是没有实验误差的理想情况，代表小车速度与时间关系的点真的能够全部落在某条直线上。有了这些考虑之后，我们就可以用一条直线去代表这些点，并且可以说，小车运动的-t图象是一条倾斜的直线①。①在科学术语中、速度和时间的这种关系称为"线性关系"。　　你能用自己的语言描述小车运动速度随时间变化的规律吗?（人教J）(1)实验目标要求学生在学会打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度一时间图象的基础上，运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的规律。体现通过实验探究培养学生学习物理和研究物理问题的方法，学习寻找规律的方法。(2)仪器和器材①附有滑轮的长木板；②小车；③带小钩的细线；④25 g的钩码3个，也可以用50 g的钩码。或用沙子和小桶代替钩码，用弹簧秤或天平称量。⑤打点计时器；⑥纸带；⑦刻度尺；⑧学生电源、导线。(3)注意事项①打点计时器纸带限位器要与长木板纵轴位置对齐再固定在长木板上，使纸带、小车、拉线和定滑轮在一条直线上。小车要选择在木板上运动不跑偏或跑偏较小的车。②牵引小车的钩码以100 g以内为宜。若用到150 g以上，则纸带上打出的点数不能满足以0．1 s为计数点取6组数值的要求。解决办法：·用小砂桶替代钩码。砂桶及砂的质量在40 g～100 g之间取三种不同质量，可用托盘天平称量砂桶和砂子。·若用50 g钩码，取至150 g时打出的纸带计数点之间的时间间隔可减小至0．08 s或0．06 s，可以满足6组以上数据的要求。·为防钩码落地损伤钩码，可在地面铺泡沫塑料垫。小砂桶可选择能装100 g以上砂子的带盖塑料瓶。③在小车后面安装纸带的方法如图2-1所示。使小车运动时保持纸带与打点计时器平面、木板平行，减少摩擦力影响。注意调整滑轮高度，使拉车的线与木板平行，减少拉力的变化。④开启电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，同时用一只手在定滑轮一端准备接住小车，防止小车撞击定滑轮，防止小车落地。即使安装了防撞挡板，也要防止小车落地。关断电源后再取纸带，取下纸带后，将所用钩码质量标注在纸带上，并给纸带编号。　　⑤纸带上的点先取零点和计数点进行编号再测距离。测量长度时不要用短刻度尺分别测量相邻两个计数点间的长度，最好用长刻度尺对齐各计数点(不移动尺子)读出各计数点间长度值，避免测量误差的积累。⑥在坐标纸上画v-t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，使图象分布在坐标平面的大部分面积。(4)教学中的几点考虑①复习前一章实验中打点计时器使用方法和注意事项，以及测量瞬时速度的方法。②打出纸带后处理数据，要让学生讨论课文中"舍掉开头一些过于密集的点子，为了便于测量，找一个点当做计时起点。"这样做的意义是什么。③作v-t图象时，让学生认真观察、思考直角坐标系中描出的点的分布规律，认真研究课文中"描出的几个点大致......能够全部落在直线上。"一段话的意义。然后作出v-t图象，引导学生讨论，从作出的v-t图象探究到什么样的规律。(5)小车在重物牵引下的运动(示例)①引导学生思考与讨论为什么要用一条曲线(包括直线)去拟合这些数据点，即所画曲线(包括直线)为什么要使两侧点数大致相同，让学生了解每个有意义的数据点都要发挥作用，取点群的平均位置减少测量的偶然误差。至于偶然误差产生的原因及减少偶然误差的理论，不要过多讲解，可鼓励学生查阅有关资料。②有条件的学校或学生可以交一张计算机打印的数据和v-t图象。　　（沪科J）实验探究资料　　1．（沪科J）用打点计时器研究自由落体运动规律（沪科J）实验器材：打点计时器、学生电源、刻度尺、铁架台、纸带、重锤、夹子等。（沪科J）实验操作：(1)如图t-2-1安装好实验器材。接通电源，打点器开始打点后释放纸带，重锤拉着纸带一起下落，打点器在纸带上打出一系列点子。重复几次，打出数条纸带。(2)用米尺测量纸带上从第1个点到第21个点之间的距离，选出一根距离最小的纸带。(3)将第1个点作为0号，以后依次作为1、2、3、...号点。用米尺测量出从0号点到2、4、 6、...、12号点之间的距离s1、s2、...、s12。　　(4)为了选择正确的函数式来表达s和t的关系，先作s-t图估计经验公式的形式(图t- 2-9)，由图估计是幂函数。(5)因为自变量t是等间距变化的，所以可以用逐差法来检验估计的经验公式是否正确，并确定幂函数的次数。(6)用平均法确定经验公式中的常数。　　（沪科J）实例：在这几根纸带中找到一根从第1个点到第10个点的距离为0.784m的纸带，可以认为是一根比较理想的纸带。测量这根纸带的 s1、s2...、s12，数据如下：n123456sn/cm0.903.307.2012.7019.8028.40T/s0.0400.0800.1200.1600.2000.240n789101112sn/cm38.6050.3063.6078.4094.80112.70T/s0.2800.3200.3600.4000.4400.480作s-t图(图t-2-10)，估计是幂函数。用逐差法检验幂函数是否正确，并且确定幂函数的次数。　　因为二级遂差E基本相等，说明s-t函数是一个二次幂数，可设为s= at2+bt(因为当t=0时，s=0，所以常数项一定是零)。为了确定a和b的值，将十二组(t、s)值代入方程中，得到12个关于a和b的方程：0.9=0.b3.30=0.b7.20=0.b12.70=0.b19.80=0.b28.40=0.b38.60=0.b50.30=0.b63.60=0.b78.40=0.b94.80=0.b112.70=0.b　　将前6个方程和后6个方程分别相加，得　　72.30= 0.b　　438.20=0.b　　解得a=483，b=2.05因此函数是s=483t2+2.05t　　与理论公式吻合得较好。(人教K)做一做借助传感器用计算机测速度随着信息技术的发展，
中学物理的实验手段也在不断进步。用"运动传感器"把物体在木板上或导轨上运动的位移、时间转换成电信号，经过计算机的运算，可以立刻在荧光屏上显示物体运动的速度，甚至能在几秒内自动绘出运动的v-t图象。这样，同学们就可以减少重复性操作，用更多的时间和精力对物理过程进行分析。　　图1．4-7是一种运动传感器的原理图。这个系统由A、B两个小盒子组成，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，B盒装有红外线接收器和超声波接收器，A盒固定在被测的运动物体上。测量时A向刀同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲(即持续时间很短的一束红外线和一束超声波)，B盒收到红外线脉冲时，开始计时，收到超声波脉冲时计时停止。根据两者的时差和空气中的声速，计算机自动算出A与B的距离(红外线的传播时间可以忽略)。雷雨时可以根据闪电与雷声的时差来计算雷电发生地的距离，与这里计算A、B间距离的道理是一样的。　　经过短暂的时间后，传感器和计算机系统自动进行第二次测量，得到物体的新位置。算出两个位置差，即物体运动的位移，系统按照算出速度，显示在荧光屏上。所有这些操作都可在不到1s的时间内自动完成。　　还有另外一种运动传感器。如图 1．4-9，这个系统只有一个不动的小盒子 B。工作时小盒B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被。盒接收。根据发射与接收超声脉冲的时间差可以得到B盒与运动物体的距离。这个道理与雷达测距的道理一样。　　有条件的学校应该试一试。　　　　（人教J） (6)借助传感器用计算机测速度的教学从课程标准教学要求来看，该栏目的内容不是硬性的，可根据学校的具体情况选做。具体做法如下：由A、B两个传感器与数据采集器组成的仪器系统，先将红外线、超声波接收盒B与数据采集器用传输线插口接好，将数据采集器与计算机用数据传输线接好，将数据采集器电源线接好，接通电源。将红外线、超声波发射器盒A固定在小车上，接收传感器B固定在某一位置并调整其高度与传感A等高。小车上A盒发射器对着接收器B，并处于同一直线上。开启A盒电源开关，推动小车运动，在计算机屏幕上即可显示小车位移随时间变化的图象。从计算机屏幕的提示可以选择v-t图象、v-t图象，也可以同时显示两种图象。可以测量某时刻的瞬时速度、加速度，某段时间内的位移、平均速度，并显示其数值。注意：不同的产品的操作方法会有区别，请看说明书。【其它探究活动】（沪科J）自制滴水计时器取一只饮料瓶，用缝衣针在瓶底钻一适当大小的小孔，在瓶中灌满水，用手提着，使水均匀滴出(图t-1-13)。实验中可用旋紧、旋松瓶盖的方法开、关计时器。(1)测出计时器的滴水周期。(2)用计时器判定你在赛跑的不同阶段的运动性质。　　(3)测定你在匀速步行时的速度。【开放题】(鲁科K)讨论与交流　　
将打点计时器打出的纸带，以间隔相同点的方式依次剪成短纸条，然后按先后顺序粘贴在一起。用光滑线段将各段纸带顶端的中点连起来，形成下列3图。请根据图形特点判断它们分别表示什么样的运动。与同学交流看法，说出自己判断的理由。(鲁科J)"讨论与交流"提供了判断物体运动状况的简单方法--图象法，再次突出了图象在物理学中的重要意义，学生对此法是很有兴趣的。判断方法有两种，一种是用是来判断，但较繁琐；另一种更简便的方法是直接利用s2-sl=s3-s2=...=sn-sa-1=at2(推导过程详见上节作业8)。　　(鲁科J)讨论时可以直接利用教材给出的三个图，也可以用实际打出的纸带来试一试。对于图3-17，各段位移均匀，学生并不难判断。对于图3-18，由各段位移之差相等可推出各段平均速度之差相等，进而由知相邻段的加速度相等。当然，如用s2-s1=s3-2=...=sn-sn-1=at2判断则更简便。(鲁科J)图3-17是匀速直线运动，图3-18是匀加速直线运动，图3-19先是匀加速直线运动，然后是匀速直线运动。(鲁科K)讨论与交流图3-22是3张骑摩托车的频闪照片。请仅凭对照片的观察，丰，]断照片中摩托车的运动分别属于什么运动。与同学们讨论交流，说说判断结果与判断理由。　　(鲁科J) "讨论与交流"从频闪照片中明显可看出，在相等的时间间隔里，第一张中的摩托车越隔越远，因此是加速直线运动，同样的分析可知第二张是匀速直线运动，第三张是减速直线运动。至于第一和第三张是否是匀变速直线运动，则要实际测量和计算(时间和位移单位可假设)，可以鼓励学生在课后实际做一做。(人教K)思考与讨论怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?　　如果纸带上的点迹分布不均匀，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?(人教K)说一说百米赛跑时运动员的速度从始至终不变吗?如果有变化，你估计是怎样变化的?某位运动员百米赛跑的成绩是10．57s，按照你的估计画出他在这段时间的v-t图象的草图。如果是没有受过训练的同学跑百米，他的v-t图象的形状可能有什么不同?【资料链接】(鲁科K)信息窗(鲁科K)频闪照相用手体育摄影利用频闪照片可以分析各类体育运动。例如，图3-23是一幅采用频闪照相方法拍摄的篮球运动员投篮动态过程的照片，它使我们更加清晰地看到了整个投篮的动作，这既是一幅具有科学研究价值的图片，也是一幅摄影艺术佳作。(人教K)科学漫步气垫导轨和数字计时器　　研究物体的运动时，除了使用打点计时器计时外，还常用到数字计时器。数字计时器常与气垫导轨配合使用(图1．4- 10)。气垫导轨上有很多小孔，气泵送来的压缩空气从小孔喷出，使得滑块与导轨之间有一层薄薄的空气，两者不会直接接触。这样，滑块运动时受到的阻力很小，实验的精确度能大大提高。计时系统的工作要借助于光源和感光器(图1．4-11)。光源与光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间的长短，通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间，可以算出滑块经过时的速度。因为这样的计时系统可以测出0．001s的时间，并且能直接以数字显示，所以又叫数字毫秒计。　　这样测出的速度是不是瞬时速度?说出你的道理。1．（人教J）电磁打点计时器工作电压为什么要从交流4 V开始?电磁打点计时器工作电源为交流6 V、50 Hz。实测工作中电源为6 V～10 V均可工作，为什么电磁打点计时器在实验中工作电压要从交流4 V开始?可从两方面说明。打点计时器的制造过程存在着分散性。如振动钢片的固有振动频率、电磁线圈的电感量、永久磁体的磁性等几方面，不同计时器之间存在着差异，安装过程中的位置以及振动片振动大小的调整也会存在差异，这就导致不同打点计时器之间达到正常工作时所需的工作电压有一定差异，有些计时器在4 V时即可正常打点，而有些计时器却要达到6 V时工作才较正常。从学生电源交流输出电压看，面板上标识的交流电压数只是一个大概的数值，与实际电压值有一定差别，如果要知道电压的准确值，可用交流电压表测量。以J1202型学生电源为例。交流输出电压标称值为2 V～14 V，每2 V一挡，共七挡。空载最高输出电压≤17 V。各挡满载时的工作电流额定为2 A。各挡满载输出电压U≤U标+1 V。交流4 V挡的满载电压最高可达5 V，6 V挡满载电压最高可达7 V。而打点计时器工作时的电流为80 mA～130 mA，只是电源满载电流的～。所以打点计时器工作时的实际电压值接近空载电压。所以选择4 V挡实际上的工作电压在5 V左右，完全可以满足电压条件。如果打点计时器工作电压过高，例如某一打点计时器能在4 V电压下很好地打点，若事实上要在6 V挡下工作(实际工作电压可能达7 V以上)则振动片振动过大，振针由于这种情况会出现打"双点"现象，带来测量误差。电火花计时器电源直接采用220 V交流电源，不存在机械振动问题。工作时由高压放电产生电火花，故仪器的一致性较高于电磁打点计时器。电火花计时器的分散性表现在输出脉冲电流的大小为150 mA～300 mA之间。脉冲电压高达30 kV，脉冲强度可击穿8 mm空气间隙。即使不同仪器的指标并不完全一致，但是并不需调整电源电压，这一点较电磁打点计时器显得方便。(北京出版社出版《中学物理仪器》学生电源。J0203型电磁打点计时器说明书。BJ-DS-F-20型电火花计时器说明书。)2．（人教J）数字计时时器测量时，要将安装在气垫导轨侧面的光电门连接到数字计时器上，并且在运动的滑块上安装挡光片。如图1-7所示，Z为光电门的立柱，A为光源(红外发光管或微型灯泡)，B为光电三极管。通常情况下，A发出的光束能够被B接收。挡光片运动时会从A、B之间经过而遮挡光束。计时器有两种工作方式。第一种是测量一个光电门的光束被遮挡的时间，配合条形挡光片D使用。这段时间内，滑块的位移等于挡光片的宽度，于是就可以求出滑块运动的平均速度。　
第二种是测量前后两次挡光的间隔时间。可以按照图l-8设置两个光电门G1、G2，当条形挡光片的前沿a对G·挡光的时刻开始计时，到它对G。挡光的时刻停止计时，显示的时问间隔是与G1到 G2的距离这一段位移对应的，从而可以计算出平均速度。也可以按照图1-9只设置一个光电门G，但是在滑块上安装U形挡光片，挡光片的两个前沿。a1、a2的距离为。当a1对G挡光的时刻开始计时，到a2对G挡光的时刻停止计时，显示出的时间间隔是与位移对应的，也可以由此计算出平均速度。数字计时器能够测量出小到1 ms或O．1 ms这么短的时间间隔，因而可以测量出比较精确的速度值。3．（人教J）位移传感器位移传感器测运动物体的位移、速度、加速度，它由三部分组成：位移传感器、数据采集器和计算机组成。目前在中学中使用的位移传感器有两种形式。一种是超声波脉冲发射和接收装置是分离的，另一种是"雷达"式的超声波脉冲的发射与接收由一个装置实现。两者测位移的方式上略有区别。超声波脉冲发射与接收装置分开，在发射盒内单独设有电源、超声脉冲发生的振荡电路、超声脉冲发射器、红外脉冲发生与发射电路。工作时将发射系统(A盒)固定在运动物体上，A盒同时向接收装置B盒发射一个红外脉冲与一个超声波脉冲，红外脉冲是作为超声脉冲发出的计时起点，接收器B盒接收到红外脉冲开始计时，超声波脉冲到达时停止计时，再根据计时的时间差和声速计算出物体运动位移。忽略了红外线传播的时间。接收传感器B盒将接收到脉冲数与各时间差送入数据采集器，送入计算机，由专门设计的软件处理这些数据，并描绘出位移一时间图象。　　位移传感器只能用于测定运动物体的位移(距离)，测物体运动的速度和加速度是通过计算机软件实现的。根据位移图线各时刻的斜率，即该时刻的瞬时速度再描绘出不同时刻的速度一时间图象，并能显示出某时刻瞬时速度值，某段时间内平均速度值。测量物体运动时的加速度则是根据速度图象在不同时刻的斜率得出，并能画出加速度与时间的图象，求物体运动的位移、速度、加速度的值，时间段可以任意选取。　　位移传感器只能用于测定运动物体的位移，测物体运动的速度和加速度的是通过计算机软件实现的，根据位移图线各时时刻的　　第二种位移传感器将超声波脉冲的发射与接收由一个超声脉冲探头完成，在运动物体上安装反射板，将超声脉冲反射回来由传感器接收。传感器不随物体移动，也不需要发射红外脉冲做为计时起点。其时间由超声脉冲发出开始计时，至接收到反射脉冲时停止计时，以其时间的一半为计算位移的时间。装置简单，但由于反射回来的超声波脉冲强度大为减弱，所以对超声波脉冲探头的灵敏度要求高，其成本也比分离式位移传感器高得多。示例1：如图l-10所示，近似匀速直线运动的位移一时间图象.示例2：如图1-11所示，加速直线运动的位移一时间图象和速度一时间图象(在2．5 s～5．O s这一时间段，可近似看成匀加速运动)。4．实验教学参考书(1)"高中物理实验大全"，王兴乃主编，电子工业出版社出版。(2)"物理--国外中学实验"联合国教科文组织提供，续佩君、郑鹉、王士平译，首都师范大学出版社出版。(3)"高中物理探究性趣味实验"，赵力红、臧文或编著，浙江大学出版社出版。}