Ce diaporama a bien été signalé.
Le téléchargement de votre SlideShare est en cours. ×

觀念8打點計時器

Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Publicité
Chargement dans…3
×

Consultez-les par la suite

1 sur 7 Publicité
Publicité

Plus De Contenu Connexe

Plus par N老師 (20)

Plus récents (20)

Publicité

觀念8打點計時器

  1. 1. 60 ◎觀念 8 打點計時器 【90、92、96、106】 1. 加速度運動:一般物體在運動時,速度的大小或方向有改變的運動,稱為變速度運動或加速度運 動。 圖 8-1 使用相機的連續拍攝功能,觀察網球在斜面上的滾動移動情形。 在觀念 5,我們學到:「當運動的速度大小和方向都保持一定時,物體正在做等速度運 動。」如圖 8-1 所示,在相同時間間隔的條件下,網球由甲端沿斜面向下滾落至乙端,移動間距 愈來愈大,表示速度逐漸增加;當網球改由丙端沿斜面向上滾升至丁端,移動間距愈來愈小,代 表速度逐漸減小。網球在這兩種不同斜面中的滾動速度發生改變,皆不屬於等速度運動,因此, 科學上將以上運動情形稱為加速度運動。 ◎ 知識便利貼:打點計時器【南版】 通電後的打點計時器會規律地在複寫紙上打點, 並在紙帶上留下墨點。紙帶上,任何相鄰兩點間的時 間間隔皆相同,因此可作為計時的工具。若打點計時 器每秒在紙帶留下 50 個點(打點頻率為 50 Hz),則 相鄰兩點間的時間間隔 Δt=1/50 秒。 2. 實驗:速度的變化 a.目的:以滑車拉動紙帶,利用打點計時器在紙帶上留下的墨點分布,觀察滑車運動的快慢,藉以 了解速度變化的概念。 b.說明:打點計時器通電後,前端針頭(或擊槌)會規律敲擊平面,由於針頭和紙帶上之間有複寫 紙,所以紙帶上就能留有針尖敲擊後的痕跡。此外,打點計時器的敲擊頻率固定,故可以 推算出每次敲擊間隔的時間差,如每秒敲擊 20 次,就表示在紙帶上各點之間的時間間隔 為 1/20 秒。 c.步驟 步驟一:滑車靜止時墨點分布情形 步驟二:滑車從斜面靜止釋放時墨點分布情形 將紙帶穿過打點計時器的複寫紙下方, 打開打點計時器電源,在滑車靜止不動的情 況,觀察打點計時器在紙帶上所留下的墨點 分布情形。 將滑車置於木板上,木板一端抬高約 25cm, 固定於鐵架,使滑車由較高的一端自由下滑至底 端(木板上滑車下滑距離約 70cm);並讓已滑至 底端的滑車再繼續於平面上向前滑行約 50cm。
  2. 2. 61 步驟三:觀察打點計時器在紙帶前段和後段的痕跡分布情形。 當滑車從木板上往下滑時,前半段紙帶是進行等加速度運動,而因滑車已經下滑至桌面 上,故後半段紙帶是進行等速度運動,試比較兩部分墨點分布情形。 步驟四:改變木板傾斜角度,重複步驟二~三。 改變木板傾斜角度,重複步驟二~三,記錄打點計時器在紙帶前段(滑車處於斜面時)和 後段(滑車處於平面時)的痕跡分布情形。觀察並討論紙帶上的痕跡分布情形有何變化?試著 比較與分析實驗結果,你發現了什麼? d.結果與結論 步驟一 紙帶上只呈現一個墨點,代表紙帶靜止不動。 步驟二 紙帶前段分布的墨點,相鄰兩點間的距離愈來愈大,代表滑車拉動紙帶前進的速度愈 來愈大;紙帶後段分布的墨點,相鄰兩點間的距離幾乎相同,代表滑車做等速度運 動。 步驟四 同步驟二。 木板傾 斜角度 的影響 a.紙帶前段:步驟四的木板傾斜角度較步驟二大,步驟四紙帶上相鄰兩點間的距離比 步驟二大,代表步驟四滑車的速度較快。 b.紙帶後段:步驟四的木板傾斜角度較步驟二大,雖然兩者皆為等速度運動,但步驟 四紙帶上相鄰兩點間的距離比步驟二大,表示步驟四滑車的速度較快。
  3. 3. 62 3. 打點計時器:由於打點計時器的頻率固定,所以每次打點的時間間隔均相同。假設打點計時器以 50Hz 規律的在紙帶上打點,表示相鄰兩點間的時間間隔皆為 1/50 秒。當紙帶隨滑車前進時,紙帶 上任兩點間的距離,即為該時間間隔內(1/50 秒)滑車位移的大小。 a.靜止 圖 8-2 紙帶呈現一點墨點,表示滑車靜止不動。 由實驗發現,滑車靜止不動時,打點計時器一直打在紙帶上的同一位置,紙帶呈現一點墨 點。 b.加速度 圖 8-3 滑車在斜面運動時,紙帶相鄰兩點間的距離愈來愈大,表示滑車的速度愈來愈快。 從傾斜木板上靜止下滑的滑車,其紙帶上兩點之間的距離差距愈來愈大,表示速度愈來愈 快,代表滑車在任意時段中的平均速度都不同,此種運動情形稱為加速度運動。且木板傾斜角度 愈大(愈陡)時,滑車沿斜面向下的加速度也愈大。 c.等速度 圖 8-4 滑車在平面運動時,紙帶相鄰兩點間的距離相等,表示滑車的速度保持不變。 當滑車下滑至底端後,於平面上再繼續向前滑行,紙帶上任何相鄰兩點間的距離都相等, 表示各點間的平均速度相等,滑車做等速度運動。 ◎ 例題 8-1【康版 110】 沛沛操作 50 Hz 的打點計時器測量滑車的運動狀態,在紙帶上產生的打點痕跡如下圖所示: (1)請問甲、乙、丙各費時幾秒?甲: 秒、乙: 秒、丙: 秒 (2)何者為加速度運動?□甲、□乙、□丙、□丁。 (3)比較甲和丙的平均速度大小?甲 丙(填>、=、<) (4)何者可能為靜止?□甲、□乙、□丙、□丁。
  4. 4. 63 ★ 考前複習 1. 打點計時器重要概念 a.任何相鄰兩點間的時間間隔皆 相同 ,因此可作為計時的工具。 b.相鄰點和點的間距愈大,表示速度愈 快 。 c.向右拉動, 右 邊的點先記錄;靠近車的點先記錄。 2. 打點計時器解題步驟 a.依題意,確定打點計時器的頻率,求出時間間隔。ex.頻率 20Hz,兩點間的時間間隔為 1/20 秒。 b.求出平均速度:位移÷時間間隔=兩點之間的距離÷時間間隔=平均速度。 c.將平均速度換成時間中點的瞬時速度。 d.求出相鄰兩點的瞬時速度。 e.平均加速度=速度變化÷時間。(後續) f.平均加速度=(x2-x1)÷ t 2 。(可省略 b~e,直接用 f 步驟計算加速度)(後續) 3. 從紙帶判斷滑車運動類型 圖示 紙帶說明 靜止 只有一點 等速度 相鄰點和點的間距相同 加速 相鄰點和點的間距漸增 減速 相鄰點和點的間距漸減 4. 已知打點計時器的頻率為 20Hz(相鄰兩點之間的時間間隔為 1/20 秒),則: a.等速度運動 b.等加速度運動:兩點之間的距離÷時間間隔=時間中點的瞬時速度。
  5. 5. 64 ★ 試題精選 8 1. 以固定頻率的打點計時器紀錄小車在水平面上向右所做的直線運動,如圖所示。下列有關此實驗 的敘述何者正確? (A)小車運動速率漸增 (B)小車所受合力為零 (C)紙帶上相鄰兩點距離愈大,其時間間隔愈長 (D)紙帶上相鄰兩點距離愈小,小車運動速率愈大。【92 基測Ⅱ】 2. 右圖中,甲、乙兩圖是進行滑車速度測量實驗時,利用兩個不同的打點計時器,分別在甲、乙兩 小車拉動紙帶時所打的點痕。甲圖紙帶上相鄰兩點的距離皆為 0.5cm,乙圖紙帶上相鄰兩點的距離 皆為 1.0cm。若甲圖的打點計時器頻率為 20Hz,乙圖的打點計時器頻率為 10Hz,則甲、乙兩小車 運動速率的關係,下列何者正確? (A)甲車的速率>乙車的速率 (B)甲車的速率=乙車的速率 (C)甲車的速率<乙車的速率 (D)資料不足,無法判斷。【96 基測Ⅱ】 3. 下圖為小育在海邊依序拍攝的四張照片,其角落的標號表示拍攝的先後順序,四張照片均在相同 位置、相同角度下拍攝,已知照片中的小威在練習投籃,騎車的阿祁,在拍攝過程中沿著欄杆旁 的筆直道路作「等速度運動」。假設路邊的欄杆,兩兩之間的距離均相同。拍攝照片 1 至拍攝照 片 2 之間的時間間隔為 t1 秒,拍攝照片 2 至拍攝照片 3 之間的時間間隔為 t2 秒,拍攝照片 3 至拍攝 照片 4 之間的時間間隔為 t3 秒。觀察此四張照片,推測 t1、t2、t3 之間的大小關係為下列何者? (A) t1>t2>t3 (B) t1=t2<t3 (C) t1=t2=t3 (D) t1<t2<t3。【106 會考】 ◎ 回家練習 8(每題 10 分,共 100 分) 1. 下列圖形都是利用每秒閃光 20 次的照相裝置,拍攝四物體的運動情形,圖中箭頭表示運動的方向 何者是作等速度運動? (A) (B) (C) (D) 2. 有一輛滴水頻率固定的車子,在路面留下的水滴痕跡如右圖。下列有關該車運動的敘述,何者錯 誤? (A)甲、乙間做等速度運動 (B)乙、丙間做加速度運動 (C)丙、丁間做加速度運動 (D)丙、丁間的平均速度比乙、丙間的小 甲 乙 丙 丁 汽車行駛的方向
  6. 6. 65 3. 小華以打點計時器記錄玩具車直線前進的運動,紙帶紀錄如附圖。下列何者為玩具車運動的狀況? (A)速度愈來愈慢 (B)速度愈來愈快 (C)等速度運動 (D)靜止 4. 小明以同一個打點計時器固定頻率下,測量小車拉動紙帶甲、乙、丙、丁的運動速度,每次車子 都是由右向左運動,四段紙帶的長度都相同。則下列敘述何者正確? (A)紙帶甲打點均勻,表示車子的加速度一定 (B)紙帶乙顯示的平均速度最大 (C)紙帶丙表示的加速度最小 (D)紙帶丁表示小車的速率越來越快。【90 練習Ⅱ】 5. 下列哪一條紙帶不是顯示拉動紙帶的物體在做加速度的運動? (A) (B) (C) (D) 。【92 基測Ⅱ】 6. 將打點計時器的頻率固定,以不同的速度拉動甲、乙、丙、丁紙帶,四段紙帶的長度都相同,請 問下列敘述何者正確? (A)紙帶甲的加速度大於乙 (B)紙帶乙的平均速度大於甲 (C)紙帶丙的加速度大於零 (D)紙帶丁的速度愈來愈慢 7. 滑車實驗利用打點計時器打點紙帶,如附圖所示,已知振動器頻率 20 次/秒,兩點間距離單位用 公分,則 AB 兩點之間相差幾秒? (A) 0.05 (B) 0.1 (C) 20 (D) 40 8. 承上題,BC 之間的平均速度為多少 cm/s?(A) 7×20 (B) 7/20 (C) 20/7 (D) 1/(20×7) 9. 附圖是一打點計時器在滑車拉動紙帶時在紙帶上所打的點,若滑車速度愈來愈快,則紙帶拉動方 向為何? (A)向右拉動 (B)向左拉動 (C)先向右再向左 (D)先向左再向右 10.使一滑車後方拖行小紙帶,並以固定頻率的打點計時器紀錄其在水平桌面上的直線運動,而紙帶 所記錄的打點軌跡如圖,則此滑車的位置與時間關係圖(x-t)最可能為何者? (A) (B) (C) (D)
  7. 7. 66 知識補給站:加速度運動 1. 單位時間內物體運動速度的變化量,具有方向性。 2. 當物體的運動快慢或運動方向改變時,物體的運動速度就會產生變化,稱為加速度運動,也可 稱為變速度運動。 3. 物體可能變快、變慢,也可能改變運動方向。 4. 物體的運動速度會隨時間改變,即速度是時間的函數。【康版 110】 知識補給站:斜面運動實驗 伽利略在《兩門新科學的對話》中描述他是如何做斜面實驗:取長約 12 庫比(1 庫比= 4.57cm)、寬約半庫比、厚約三指的木板,在邊緣刻上一條一指多寬的槽,槽非常平直,經過打 磨,在直槽上貼羊皮紙,盡可能使之平滑。然後放一個又圓又硬的光滑銅球在木板一端,將此端 抬高 1、2 庫比,再讓銅球滾下,記錄銅球滾下的時間。他一再重複這個實驗,使兩次觀測的時間 相差不超過脈搏的十分之一。在完成步驟並確認其可信性之後,就讓銅球滾下全程的四分之一, 並測出下降時間,可發現它正好是滾下全程所需時間的一半。接著對其他距離進行實驗,用滾下 全程所需的時間和滾下一半距離、三分之二距離、四分之三距離或任何部分距離所用時間進行比 較。這樣的實驗重複了整整一百次,最後發現對於各種斜度,經過的空間距離恆與所用時間的平 方成正比。【翰版 111】 知識補給站:打點計時器 1. 原理:通電時作規律而快速的振動,並在紙帶上打點,因此打在紙帶上的點,每兩點的時間間 隔是一樣的。因此根據紙帶上所留下的點,可以判斷物體運動的情形。 2. 說明:若打點計時器於 t 秒內,在紙帶上留下 N 個點,則兩點間的時間間隔△t 可表示為: △t=t/N【翰版 111】 知識補給站:打點計時器 打點計時器有許多種不同的類型,例如電磁式、旋轉式,還有火花放電的打點計時器。有些 打點計時器的頻率是可以調整的,通常計時器上都會有清楚的標示。【康版 110】 知識補給站:電火花打點計時器 知識便利貼中的打點計時器為電磁打點計時器,利用交流電的電流方向變化,使電磁鐵裝置 因磁力吸引而打擊紙帶產生墨點。另有一款坊間常見的電火花打點計時器,是利用火花放電使墨 粉在紙帶上打出黑色點漬的方式來進行計時。使用這種計時器實驗時,紙帶運動時受到的阻力較 小,打出的點跡較為清晰,不會出現拖尾和雙點現象,所以具有實驗誤差小、準確性高的優點。 【南版 110】 知識補給站:滑車的運動狀態 滑車因受外力作用,故受力瞬間速度會越來越快;當外力消失時,滑車有保持原來運動的特 性,故做等速度運動。而實際實驗結果由於會受到摩擦力作用,故打點之間的距離會越來越小。 詳細內容將於第 2 章「力與運動」時做完整的討論。【康版 110】 知識補給站:時間中點 等加速度運動中,物體在一時間間隔內的平均速度,於座標圖上,會標示在所取的時間間隔 的中點,而此點也恰等於物體該時刻的瞬時速度。【翰版 111】

×