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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 有关打点计时器创新题型的解题指导打点计时器作为一个重要的试验工具,在高中物理学习过程中和高考中都占有重要的位置；假如以实 验得到的一条纸带作为讨论动力学的“ 根”,那么,通过一条纸带可以解读各类直线运动、牛顿运动定律、动量、机械能守恒定律、动能定理等动力学的问题；在近年高考中显现了很多涉及到打点计时器的创新题 型,随着近年新课程改革和深化,在将来高考命题中会有更多的有关打点计时器的创新型命题显现；一、 关注考查打点计时器试验步骤的创新题型【例 1】（2002 年广东）一个有肯定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动；用下面 的方法测量
2、它匀速转动的角速度；试验器材：电磁打点计时器,米尺,纸带,复写纸片；试验步骤：（1）如图 1 所示, 将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端图 1 穿过打点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上；（2）启动掌握装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开头打点；（3）经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量；由已知量和测得量表示的角速度的表达式为 = 式中各量的意义是： 某 次 实 验 测 得 圆 盘 半 径r =5.50 10-2m, 得 到 的 纸 带 的 一 段 如 图2 所 示 ； 求 得 角 速 度0 1 2 3 4 5 6 7 8
3、 9 10 11 图 2 单位： cm 为: . 解析（1）设圆盘匀速转动的角速度为 ,圆盘的半径为r ；就圆盘边缘处的线速度跟纸带水平前进的速度是相等的；而纸带前进的速度可以利用纸带上打下点的情形求出,名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由rx2x 1可得x 2x 1T n1T n1 r T 为电磁打点计时器打点的时间间隔,r 为圆盘的半径,x 1、x 2是纸带上选定的两点分别对应的米尺上的刻度值, n 为选定的两点间的打点数（含两点）；（2）6.8 rad/s 点评利用打点计时器求转盘的角速度,这是此题的创新之处,
4、转盘边缘的线速度与纸带的线速度相等是解决此题的关键；此题的试验器材、和试验步骤是不需要考生判定是否正确的信息,对于此类常规试题略加变化的创新题型,能否有效排除干扰信息,直指问题关键是高考考查才能的一种全新命题方式；【例 2】在“ 验证牛顿其次定律” 的试验中,下面是按试验要求装置好器材后,进行的试验性步骤：（ 1）用天平测出小车和小桶的质量；备用砝码, 使小车与砝码的总质量远大于小桶与砂子的总质量；（ 2）挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源、放开小车,在纸带上打下一系列的点；（ 3）保持小车的质量不变,转变砂桶里砂子的质量,测出加速度,重复几次；（ 4）保持砂桶里砂子质量不变,在小车里加
5、砝码,测出加速度,重复几次；（ 5）依据测量数据,分别画出 a-F 和 a-1/m 的图线；上述试验中,漏掉一个重要试验步骤是；依据试验中测得的数据做出 a-F 图线,如做出的 a-F 图线如图 3 所示,这是由 造成的；如做出的 a-F 图线如图 3 所示,这是由 造成的；解析（1）平稳摩擦力,将 a a 长木板不带滑轮一端垫一小木板,移动小木板,使小车在长板上匀速直线运动；（2）平稳摩擦力时木板倾角过大,小车重力沿斜面的分力O 图 3 F O 图 4 F 大于小车所受摩擦力；实际的外力比小桶和砂子的质量小；点评此题考查试验步骤是常规题,对图象的判定是此题的创新之处,由此可以变化出很多新的题
6、型,关键是同学在学习过程中善于归纳和总结；二、关注类似于打点计时器新器材的命题名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【例 3】如图 5 甲所示, 用包有白纸的质量为 1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,使之替代打点计时器；当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号,如图 5 乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动；测得记号之间的距离依次为 26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm,已知电动机铭牌上标有 “
7、1440r/min ” 字样, 由此验证机械能守衡；依据以上内容；回答以下问题（运算结果保留三位有效图 5 数字）：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔T = s,图乙中的圆柱棒的端是悬挂端（填左或右） ；（2）依据乙所给的数据,可知毛笔画下记号C时,圆柱棒下落的速度vc= m/s；画下记号D时,圆柱棒下落的速度vD= m/s；记号 C、D之间棒的动能的变化量为 J,重力势能的变化量为 J（g=9.8m/s2）；由此可得出的结论是；解析（1）Tt60s0.0417sn1440由于圆柱棒下降是做匀加速运动,所以速度不断增大,就悬挂点应在左端；（2）v i s i s i 12 T3 358.0 42
8、.0 10 74.0 58.0 10得 v C m s 1.20 m s v D m s 1.58 m s2 0.0417 2 0.04171 2 1 2 1 2 2CD 间动能的变化 E k mv D mv C 1 1.58 1.20 0.528 J2 2 23CD 间重力势能的变化 E P mg h 1 10 58.0 10 J 0.580 J在误差答应的范畴内,圆柱棒的机械能是守恒的；点评 此题考查同学对纸带处理一般的方法和对实际问题的处理才能,把打点计时器和纸带变成电机、毛笔和长木板是此题的创新之处,由此可引导同学在实际生活中寻求更多的类似“ 打点计时器”；【例 4】科技馆中有一个展品
9、,如图6所示；在较暗处有一个不断匀称滴水的龙头；在一种特别的灯光照耀下,可观看到一个个下落的水滴；慢慢调剂水滴下落的时间间隔到适当情形；可看到一种奇妙的现象,水滴好像不再往下落,而是固定在图中 满意（ g=10m/s 2） A一般光即可A、B、C、 D四个位置不动,一般要显现这种现象,照明光应当名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - B. 间隙发光,间隔时间为 1.4s C间隙发光,间隙时间为0.14s 6可知A B 0 10 D.间隙发光,间隙时间为0.2s 解析：水滴做自由落体运动,由图C 40 xAB=10cm,x
10、BC=40-10cm=30cm, XCD=90-40cm=50cm,xBC-x AB=xCD-x BC=20cm, 光源D 90 单位 :cm 所以水滴从 A到B与从 B到C及C到D的时间相等, 设为 T；只要光源的发光时间间隔为 T,我们就能看到题中所说的奇妙的现象；由xaT2得x20102s.014 s图 6 Txag10答案： C 点评此题又给我们供应了一个全新的打点计时器,由此类打点计时器可以想到用频闪仪照小球下落的试验、滴水法测重力加速度、用数码相机连拍功能拍的匀变速运动物体、雷达测速仪、气垫导轨上用光电门测速等类似的试验,这样打点计时器的家族就扩大了很多,在高考中命题也就不在局限于
11、试验题了,可以是挑选是、运算题、探究题、也可以让同学进行一下创新试验的设计等；因此,同时要留意相关才能的培育和提高,这对提高高考应试才能有很大帮忙；三、关注新型试验器材中“ 纸带” 类问题的处理【例 5】某人在医院做了一次心电图,结果如下列图；假如心电图仪卷动纸带的速度为80 1.5 m/min ,图中方格纸每小格长1 mm ,就此人的心率为（）A.80 次/ min B.70 次/ min C.60 次/ min D.50 次/ min 10 20 30 40 50 60 70 图 7 解析由心电图可知,显现两个波峰之间的距离相等,所用的时间为名师归纳总结 - - - - - - -第 4
12、页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - Ts 12s 2252510360s1 sv2 1.5就此人每分钟心跳次数为nt60次60 次显示屏0 0 0 T1答案： C 点评 此题的创新之处在于把心电图引入到试题之中,从生活中提取信息, 用物理学的原理进行解读,这正是新课标理念下对物理学习提出新的要求,创新产生与平常对生活的观看与摸索,这正是此题给我们的启发；【例 6】光电计时器是一种讨论物体运动情形的常用计时仪器,其结构b 光电计时器如图 8 所示, a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、ba 光电门2 图 8 间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光
13、时间；利用如图 9 所示装置测量滑块与长1m 左右的木板间动l 摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能,图中木板固定在水平面1 上,木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹图 9 簧长度与木板相比可忽视）,弹簧右端与滑块接触,1 和 2 是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出；现使弹簧解除锁定,滑块获得肯定的初速度后,水平向右运动,光电门 1、2 各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 2.0 10-2s 和 5.0 图 10 10-2s,用游标卡尺测量小滑块的宽度 d,卡尺示数如图 10 所示 .（ 1）读出滑块的宽度 d= cm. （ 2）滑块通过光电门 1 的
14、速度 v1= m/s；滑动通过光电门 2 的速度 v2= m/s；（ 3）如用米尺测量出两个光电门之间的距离为 l,已知当地的重力加速为 g,就滑块与木板动摩擦因数表达式为（各量均用字母表示） ；（ 4）如用米尺测量出滑块初始位置到光电门2的距离为 S,为测量被压缩弹簧的弹性势能,仍需测量的名师归纳总结 物理量是（说明其含义,并指明代表物理量的字母）,被压缩弹簧的第 5 页,共 7 页弹性势能可表示为（各量均用字母表示） ；解析（1）游标卡尺的读数为5.50cm （2）滑块通过第一个光电门的平均速度v 1d5.50 102m s2.75 m st 12.0 102滑块通过其次个光电门的平均速度
15、v 1d5.50 102m s1.10 m st25.0 102- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （3）对于滑块由牛顿其次定律得fmgma ag由运动学关系得2 v 22 v 12 al2gl,v 1 2v 2 2Ep全部转化为滑2gl（4） 仍需测量的物理量是滑块的质量m,依据功能原理, 弹簧压缩最短时的弹性势能块的动能和克服摩擦力做功,滑块由初始位置到光电门2 位置时有Ep12 mv 2mgS1mv22 mS v 1v222222L点评此题表达过程较复杂,是近年高考中常常显现信息题的一种,如何学会正确阅读信息题这是 近年高考命题者常摸索的一个重要问
16、题,专家们想通过这类命题来引导同学提高阅读和懂得才能,学会化 繁为简,这也是提高创新才能的重要途径之一；【例 7】雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的 设备,它可以向肯定方向发射不连续的尖形电磁波,当遇 到障碍物时,在荧光屏上会接收到一个尖形波；某型号防空雷达某时刻发射一个雷达波p1, 在雷达监视屏上接收到3P1 甲n1 p2 乙n2 的雷达波形如图11甲n1所示, 30s后在同方向上显示的发射波p2和接收波形 n2如图 5乙所示；已知雷达监视屏上相邻刻图 11 线间表示时间间隔为10-4s,电磁波在空气中传播的速度为 108m/s,就被监视的目标的速度最接近（）A1200m/s B.90
17、0m/s C.500m/s D.300m/s 解析电磁波p1与障碍物的距离6104m8/310-4m/4 .5104ms 11Ct甲13108410-4m22电磁波 p2与障碍物的距离s21Ct乙131822被监视的目标的速度vs 1ts 264 .5 104ms500 ms30点评把雷达接收到的尖端电磁波看作是打点计时器打到纸带上的点,然后依据运动学规律进行数 据处理,看来学习物理只要把握了基本方法,很多问题都很好解决的；这就向我们学走路一样,只要会迈 步,那么转弯、上下坡照走就是了,学物理道理也是如此；【例 8】（ 200年上海）两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录
18、下木块每名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 次日光时的位置,如图12所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知（）A在时刻 t 2以准时刻 t 5两木块速度相同 B在时刻 t 1两木块速度相同 C在时刻 t3和时刻 t4之间某瞬时两木块速度相同 D在时刻 t 4和时刻 t 5之间某瞬时两木块速度相同解析由图12看t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 出：上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量,可以判定其做t1 t2 t3 t4 图 12 t5 t6 t7 匀加速直线运动；下边那个物体明显地做匀速运动；由于时
19、刻t 2准时刻 t 5两物体位置相同,这说明这段时间内它们的位移相同,因此其中间时刻的即时速度相等,这个中间时刻明显在t 3、t 4之间,因此此题选C；答案： C 点评此题的底片又成了我们讨论问题的一条纸带,看来假如抓住了纸带这个根,然后仔细观看、仔细摸索,很多动力学问题都可以归类到与一条小小纸带相关的简洁问题,假如把纸带看作动力学的一个 根,那完全可以从这个打点计时器和纸带这个“ 根” 找到根深叶茂的物理动力学的学问之树；【关于“ 题根” 理论的说明】“ 题根” 理论是特级老师,享受国务院政府特别津贴的训练专家,中国 数学学会普及训练工作会员；北京师范高校训练科学讨论所课改专题讨论员万尔遐老
20、师第一提出的,他是 在目前高考竞争日益猛烈、各种辅导资料多如牛毛,同学在题海中苦苦挣扎的形势下提出的；万老师认为要想让同学提高素养,脱离题海之苦,就必需查找各类试题的“ 根”,找到解题最基本的题型、最基本的思路、最简洁解法,这就是各类试题的“ 根”；“ 题根” 理论提出者认为学习就向人学走路一样,现在各种 题海是在教同学如何走路的同时,仍在教同学如何转弯、上坡、下坡、举手投足,已经关注到了全部微小 之处,这样培育的同学缺少了很多才能；而“ 题根” 理论要求教会同学怎样走路就行了,至于各种路如何 走,同学会在实践中自己体会的；目前,“ 题根” 理论讨论已经成为训练部主管、北师大方办的高中数 理化杂志社的重要讨论课题之一；本文是通过打点计时器这个动力学中常用的试验仪器进行探干脆的文 章之一,笔者诚心的期望此文能为“ 题根” 理论在高考备考中启到抛砖引玉的作用,为造福与考生献一分 微薄之力；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页