1.4实验：用打点计时器测速度(自备).ppt

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1、1.1.注意听讲注意听讲 注意纪律注意纪律 注意安全注意安全 注意环境注意环境2.2.爱惜仪器爱惜仪器 先听后做先听后做 步调一致步调一致 不要扰乱不要扰乱3.3.任务艰巨任务艰巨 注意同桌分工合作注意同桌分工合作 密切配合密切配合4.4.带走纸带、坐标纸带走纸带、坐标纸 ，只留下印象。，只留下印象。走时走时候关闭电源，拔掉插座候关闭电源，拔掉插座，板凳要离开地面板凳要离开地面。5.5.预祝试验成功预祝试验成功实验要求实验要求 第一章 运动的描述4、实验：用打点计时器测速度知知识识与技能：与技能：1知道知道电电磁打点磁打点计时计时器和器和电电火花火花计时计时器的构器的构造和工作原理；造和工作原

2、理；2会利用打出的会利用打出的纸带纸带判断物体的运判断物体的运动时间动时间和和相相应时间应时间内的位移；内的位移；3会根据打点的会根据打点的纸带计纸带计算某段算某段时间时间内的平均内的平均速度和某点速度和某点时时的瞬的瞬时时速度速度过程与方法：过程与方法：1通过本节的学习了解打点计时器的使用方法；通过本节的学习了解打点计时器的使用方法；2通过本实验的具体操作，体会粗略确定物体通过本实验的具体操作，体会粗略确定物体速度的方法，会求某段时间的平均速度和某一速度的方法，会求某段时间的平均速度和某一时刻的瞬时速度时刻的瞬时速度情感、态度与价值观：情感、态度与价值观：通过本节课的学习，了解物理学在处理实

3、际问通过本节课的学习，了解物理学在处理实际问题的实际应用，从而增强将物理知识应用于实题的实际应用，从而增强将物理知识应用于实践的意识践的意识实验实验目的目的：练习练习使用使用电电火花火花计时计时器；器；利用打上点的利用打上点的纸带纸带研究物体的运研究物体的运动动情况情况实验实验器材器材：电电火花火花计时计时器、器、纸带纸带、刻度尺、刻度尺、导导线线、电电源源如如图图是一幅表是一幅表现现运运动员动员“挥击挥击网球网球”的照片，的照片，在在这这里，里，连续连续的运的运动动被分离成了离散的被分离成了离散的“景景”，瞬，瞬间间的精彩被定格成了永恒的精彩被定格成了永恒那么，在那么，在实验实验室我室我们们

4、如何如何记录记录瞬瞬间间的的时间时间和和运运动动呢？本呢？本节节中我中我们们将仿照将仿照这这种方法，利用种方法，利用打点打点计时计时器器测测量做直量做直线线运运动动的物体的速度的物体的速度一一、两种打点计时器两种打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器电火花计时器电火花计时器一一、两种打点计时器两种打点计时器1、电磁打点计时器、电磁打点计时器（1 1）原理原理原理原理：振针振针接通接通接通接通交流电源交流电源交流电源交流电源后，线圈中后，线圈中后，线圈中后，线圈中产生产生产生产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场，周期性变化的磁场，周期性变化的磁场，振片被磁化，其极性随线振片被磁化，其极性随线振

5、片被磁化，其极性随线振片被磁化，其极性随线圈中磁场的变化而变化，圈中磁场的变化而变化，圈中磁场的变化而变化，圈中磁场的变化而变化，于是振片和永久磁铁之间于是振片和永久磁铁之间于是振片和永久磁铁之间于是振片和永久磁铁之间就产生周期性的引力和斥就产生周期性的引力和斥就产生周期性的引力和斥就产生周期性的引力和斥力，振片就上下振动力，振片就上下振动力，振片就上下振动力，振片就上下振动，带，带，带，带动其上的振针上下振动动其上的振针上下振动动其上的振针上下振动动其上的振针上下振动这时，如果纸带运动，振这时，如果纸带运动，振这时，如果纸带运动，振这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上针就通过复写纸在

6、纸带上针就通过复写纸在纸带上针就通过复写纸在纸带上打上一系列的点打上一系列的点打上一系列的点打上一系列的点（2）构造构造（3）工作电压：工作电压：4-6V直流？直流？直流？直流？交流？交流？交流？交流？振针交流交流电电！交流交流介介绍绍：周期周期（T）:完成一次周期性运完成一次周期性运动动或或变变化所用化所用的的时间时间。单单位：位：秒秒（s）频频率率 (f ):单单位位时间时间内完成内完成周期性运周期性运动动或或变变化的次数。化的次数。单单位：位：赫赫兹兹（Hz）T=1/f 1 Hz=1 s-1（4）当）当电电源源频频率是率是50Hz时时，它每隔，它每隔0.02s打打一个点一个点（5）使用）

7、使用电电磁打点磁打点计时计时器器时时，通，通电电以前，以前，把把纸带纸带穿穿过过限位孔限位孔再把套在再把套在轴轴上的上的复写复写纸纸片片压压在在纸带纸带的的上面上面接通接通电电源后，在源后，在线线圈和永圈和永久磁久磁铁铁的作用下，振片便振的作用下，振片便振动动起来，起来，带动带动其其上的振上的振针针上下振上下振动动2、电火花计时器、电火花计时器（1）构造构造：如下如下图图所示主要由脉冲所示主要由脉冲输输出开关、正出开关、正负负脉脉冲冲输输出插座、墨粉出插座、墨粉纸盘纸盘、纸盘轴纸盘轴等构成等构成（2）原理原理：电电火花火花计时计时装置中有一装置中有一将正弦式交将正弦式交变电变电流流转转化化为为

8、脉冲式交脉冲式交变电变电流流的装置当的装置当计时计时器器接通接通220V交流交流电电源源时时，按下脉冲，按下脉冲输输出开关，出开关，计时计时器器发发出的脉冲出的脉冲电电流流经经接正极的放接正极的放电针电针和接和接负负极的极的纸盘轴产纸盘轴产生火花放生火花放电电，利用火，利用火花放花放电电在在纸带纸带上打出点迹当上打出点迹当电电源的源的频频率率为为50Hz时时它每隔它每隔0.02s打一个点打一个点原理：原理：脉冲电流经脉冲电流经 放电针、放电针、墨粉纸盘放墨粉纸盘放电电 （3 3）使用使用交流交流电电源源，工作电压：工作电压：交流交流220V220V尖端放电尖端放电尖端放电尖端放电两种两种计时计

9、时器的比器的比较较：电电磁打点磁打点计时计时器器电电火花火花计时计时器器电电源性源性质质 6V以下交流以下交流电电源源220V交流交流电电源源打点打点打点打点频频频频率率率率打点打点打点打点时间间时间间时间间时间间隔隔隔隔0.02s0.02s、频频频频率率率率50Hz50Hz打点打点时间间时间间隔隔0.02s、频频率率50Hz打点方式打点方式振振针针通通过过复写复写纸纸在在纸带纸带上打点上打点火花放火花放电电使墨粉在使墨粉在纸带纸带上成点上成点阻力来源阻力来源阻力来源阻力来源纸带纸带纸带纸带与限位孔的摩与限位孔的摩与限位孔的摩与限位孔的摩擦；振擦；振擦；振擦；振针针针针与与与与纸带纸带纸带纸带

10、打点接触打点接触打点接触打点接触时时时时的摩的摩的摩的摩擦擦擦擦纸带纸带纸带纸带与限位孔的摩擦与限位孔的摩擦与限位孔的摩擦与限位孔的摩擦精确比精确比较较 电电火花火花计时计时器比器比电电磁打点磁打点计时计时器更精确器更精确3、打点计时器的作用、打点计时器的作用 （1）测时间测时间 (电源电源频率频率50Hz50Hz，每隔，每隔_ _ _秒打一个点秒打一个点)（2）测位移测位移 （3）研究纸带研究纸带 研究物体运动研究物体运动0.02二二、练习使用打点计时器练习使用打点计时器1、实验步骤：、实验步骤：把电火花计时器把电火花计时器固定固定在桌子上，检查墨粉在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸

11、盘轴上，检查纸纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查纸带是否已经正确地穿过限位孔，墨粉纸盘是带是否已经正确地穿过限位孔，墨粉纸盘是 否压在纸带的否压在纸带的上面上面（有墨粉的一面朝向纸带有墨粉的一面朝向纸带）把计时器上的电源插头插在把计时器上的电源插头插在220V的交流的交流电源上电源上先先按下脉冲输出开关，按下脉冲输出开关，再再用手水平地拉动用手水平地拉动两条纸带，纸带上就打了一系列小点两条纸带，纸带上就打了一系列小点随后随后立即关电源立即关电源取下纸带，从能看得清的某个点开始，数取下纸带，从能看得清的某个点开始，数一数纸带上共有多少个点如果一数纸带上共有多少个点如果共有共有n n个点个点，点

12、的点的间隔数为间隔数为(n n1)1)个，用个，用t t(n n1)1)0.02s0.02s就可以算出纸带的运动时就可以算出纸带的运动时间间用用刻度尺刻度尺测量一下打下这些点时，纸带通测量一下打下这些点时，纸带通过的距离过的距离xx有多长有多长 探探究究2.2.纸带的处理纸带的处理 测平均速度测平均速度和和判断纸带的运动性质判断纸带的运动性质t t？x x？疏密与疏密与疏密与疏密与速度的速度的速度的速度的关系关系关系关系表一表一点数点数n点点点点间间间间隔数隔数隔数隔数n1运运动时间动时间t/s位移位移x/m平均速度平均速度v/(ms1)表二表二A A和和和和B B的距的距的距的距离离离离xx

13、1 1/m/mB B和和和和C C的距的距的距的距离离离离xx2 2/m/mC C和和和和D D的的的的距离距离距离距离xx3 3/m/mD D和和和和E E的的的的距离距离距离距离xx4 4/m/mE E和和和和F F的距的距的距的距离离离离xx5 5/m/m01234介绍：介绍：计时点计时点：打点计时器：打点计时器实际打出的点。实际打出的点。计数点计数点：测量时从：测量时从计时点中按一定的标准计时点中按一定的标准选出的点。选出的点。头头脑脑风风暴暴如何如何测测出出E点点的的瞬时速度瞬时速度？D DF FD DF FD D F F原则：准确性 可行性注意事注意事项项：(1)在在实际计实际计算

14、中并不是算中并不是x越小越好，因越小越好，因为为x过过小会使小会使测测量量误误差差较较大，因此大，因此应应根据根据实际实际情况情况选选取两点来取两点来测测量量x.(2)如如图图所示的所示的纸带纸带D，F两点两点间间的平均速度，的平均速度，不但能代表不但能代表E点的瞬点的瞬时时速度，速度，还还能代表能代表D，F间间其他点的瞬其他点的瞬时时速度速度0 01 12 23 3x0 x1x2x3表二表二(取每取每5个点个点为为一个一个计计数点数点)xx0 0/m/mxx1 1/m/mxx2 2/m/mxx3 3/m/mxx4 4/m/m距离距离距离距离x/mx/mt/st/s0 00.10.10.20.

15、20.30.30.40.4Vt /ms-1思思考考用打点计时器测量物体速度的方法还能用用打点计时器测量物体速度的方法还能用在什么地方？在什么地方？只能测量单向直线运动的常规物理只能测量单向直线运动的常规物理体体会会展展示示细细节节，有，有助于更助于更好好的研的研究过究过程程频频闪闪照照相相四四、用图像表示速度用图像表示速度1、图像特点：直观、图像特点：直观2、常用作图法、常用作图法 （1）描点作图）描点作图 （2）据函数关系式作图）据函数关系式作图 3、作图步骤：（、作图步骤：（1）建系建系 （2）描点描点 （3）作图作图4、速度时间图像、速度时间图像 n n0 01 12 23 34 45

16、5V m/sV m/s0.050.050.10.10.20.20.30.30.280.280.280.280 1 2 3 4 5 6 7 80.60.50.40.30.20.1t/10-1sv/(ms-1)用图象表示速度用图象表示速度实验实验注意事注意事项项：振振针针的高度的高度应应适当，并且不要松适当，并且不要松动动，否，否则则会出会出现现点迹不清、漏点、短点迹不清、漏点、短线线等情况，并且可能等情况，并且可能对纸带产对纸带产生生过过大的摩擦阻力大的摩擦阻力墨粉墨粉纸盘纸盘不要装反，每打完一条不要装反，每打完一条纸带纸带，要将墨粉，要将墨粉纸纸的位置的位置调调整一下，以充分利用它的不同部位，

17、保整一下，以充分利用它的不同部位，保证证打点清晰打点清晰实验时实验时要要先接通先接通电电源，再源，再让纸带让纸带运运动动，每打完一，每打完一条条纸带纸带要要及及时时切断切断电电源源，防止防止防止防止线线线线圈圈圈圈过热过热过热过热而而而而损损损损坏坏坏坏纸带应纸带应平直平直地通地通过过限位孔，尽可能地减少限位孔，尽可能地减少纸带纸带与与限位孔限位孔间间的摩擦的摩擦例例1在使用电磁打点计时器以前应检查以下哪些在使用电磁打点计时器以前应检查以下哪些方面的内容方面的内容()A所用电源是否符合要求所用电源是否符合要求B纸带是否平整纸带是否平整C打点周期的等时性是否良好打点周期的等时性是否良好D复写纸安

18、装是否正确复写纸安装是否正确答案：答案：ABCD解析：解析：选用合适的电源，是保证打点计时器安全、选用合适的电源，是保证打点计时器安全、正常工作的前提；纸带是否平整，影响到纸带运正常工作的前提；纸带是否平整，影响到纸带运动时受到的阻力，纸带平整时阻力比较小；打点动时受到的阻力，纸带平整时阻力比较小；打点周期性是否良好直接决定着实验结果的误差大小；周期性是否良好直接决定着实验结果的误差大小；复写纸的安装是否正确，影响着打点的清晰度复写纸的安装是否正确，影响着打点的清晰度根据以上分析可见，四个选项的内容都是实验前根据以上分析可见，四个选项的内容都是实验前应该检查的应该检查的规律总结：使用打点计时器

19、时，应注意以下几规律总结：使用打点计时器时，应注意以下几方面的问题：方面的问题：(1)打点的频率等于交流电的变化频率打点的频率等于交流电的变化频率(2)振针过高、过低、过松均会影响打点的质量振针过高、过低、过松均会影响打点的质量(3)为保证打出的第为保证打出的第1个点对应于物体运动的初个点对应于物体运动的初始时刻，应先接通电源，后让物体开始运动始时刻，应先接通电源，后让物体开始运动变变式式训练训练1在使用打点在使用打点计时计时器器时时，有关以下注，有关以下注意事意事项项或或实验实验操作，正确的内容是操作，正确的内容是()A每打完一列点迹就要切断每打完一列点迹就要切断电电源源B不要移不要移动圆动

20、圆形复写形复写纸纸片的位置片的位置C纸带纸带一定要从两限位孔穿一定要从两限位孔穿过过，并且，并且压压在复写在复写纸纸的下面的下面D侧侧向移向移动动限位孔位置，在一条限位孔位置，在一条纸带纸带上可以打上可以打出两列点，出两列点，这样这样能能够够提高提高纸带纸带的利用率的利用率答案：答案：ACD解析：解析：每打完一列点就要切断电源，是为了防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，一下定位轴，以充分利用复写纸

21、的各个部位，可保证打点清晰；限位孔也可以侧向移动，但可保证打点清晰；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，移动后要在移动时要保证两限位孔纵向对齐，移动后要把螺钉拧紧正确答案是把螺钉拧紧正确答案是A、C、D.1一个同学在使用一个同学在使用电电磁打点磁打点计时计时器做器做实验时纸实验时纸带带上没有留下任何痕迹，上没有留下任何痕迹，这这可能是因可能是因为为()A交交变电变电流的流的电压电压不不稳稳定定B打点打点计时计时器接在直流器接在直流电电源上源上C振振针针与与纸带纸带的距离的距离过过大大D振振针压针压得得过紧过紧答案：答案：BC2.2.一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆一

22、同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（点而是一些短线，这可能的原因是（）A A接在直流电源上接在直流电源上 B B电源电压不稳电源电压不稳C C电源频率不稳电源频率不稳 D D打点针压得过紧打点针压得过紧解析：解析：A接在直流电源上不会打点。接在直流电源上不会打点。A错。错。B打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压打点与电压是否稳定无关，点痕重轻与电压有关。有关。B错。错。C频率不同打的点仍为圆点。故频率不同打的点仍为圆点。故C错。错。D打点针压得过紧。针和纸接触时间长，打出打点针压得过紧。针和纸接触时间长，打出一些短线。一些短线。D正确。正确。D例例2关于打点

23、计时器打出的纸带，下列叙述中正关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是确的是()A点迹均匀，说明纸带做匀速运动点迹均匀，说明纸带做匀速运动B点迹变稀，说明纸带做加速运动点迹变稀，说明纸带做加速运动C点迹变密，说明纸带做加速运动点迹变密，说明纸带做加速运动D相邻两点间的时间间隔相等相邻两点间的时间间隔相等答案：答案：ABD解析：解析：打点计时器的振针打点的频率一定打点计时器的振针打点的频率一定(50Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密点迹变

24、稀；如果纸带减速运动，点迹变密规规律律总结总结：(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象选取一条点迹清晰的纸带为研究对象(2)分析纸带上点与点之间间隔的变化情况分析纸带上点与点之间间隔的变化情况(3)若点与点之间的距离相等，就可判断物体若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动做加速运动，反之做减速运动变变式式训练训练2当当纸带纸带与运与运动动物体相物体相连连接接时时，打点，打点计时计时器在器在纸带纸带上打出点痕，下列关于上打出点痕，下列关于纸带纸带上点痕上点痕的的说说法中正确的是法中正确的是()

25、A根据点痕和交流根据点痕和交流电电周期可得物体运周期可得物体运动时间动时间B根据点痕可以得到物体运根据点痕可以得到物体运动动的距离的距离C点痕在点痕在纸带纸带上的分布情况反映了物体的形状上的分布情况反映了物体的形状D纸带纸带上点痕的分布情况反映了物体的运上点痕的分布情况反映了物体的运动动情情况况答案：答案：ABD解析：解析：点痕可以记录物体的运动时间，相邻两点痕可以记录物体的运动时间，相邻两点之间的时间间隔为点之间的时间间隔为0.02s，只要在纸带上数出，只要在纸带上数出间隔数间隔数n，就可以求出运动的时间间隔，就可以求出运动的时间间隔n0.02s，所以，所以A正确；物体的始末位置可以用纸带上

26、对正确；物体的始末位置可以用纸带上对应的点来表示，可以得出相应时刻的位置，用应的点来表示，可以得出相应时刻的位置，用刻度尺测量始末位置对应点的距离，可以得出刻度尺测量始末位置对应点的距离，可以得出物体的位移，所以物体的位移，所以B正确；纸带上点痕的疏密程正确；纸带上点痕的疏密程度可以表示相应时间内通过的距离，所以可以度可以表示相应时间内通过的距离，所以可以表示物体运动的快慢，因此表示物体运动的快慢，因此D正确；点痕可以反正确；点痕可以反映物体的运动情况，但是不能反映物体的质量映物体的运动情况，但是不能反映物体的质量和形状，因此和形状，因此C错误所以说法正确的是错误所以说法正确的是A、B、D.例

27、例3如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔隔0.02s打一个点，图中打一个点，图中O点为第一个点，点为第一个点，A、B、C、D为每隔两点选定的计数点根据图中标出的数据，为每隔两点选定的计数点根据图中标出的数据，打打A、D点时间内纸带的平均速度有多大？打点时间内纸带的平均速度有多大？打B点时点时刻纸带的瞬时速度有多大？计算的依据是什么？你刻纸带的瞬时速度有多大？计算的依据是什么？你能算出打能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗？为什点时间内纸带的平均速度吗？为什么？么？答案：答案：答案：答案：231.25cm/s231.25cm/s212.50cm/s

28、212.50cm/s不能不知时间不能不知时间不能不知时间不能不知时间分析：根据平均速度和瞬时速度的定义式求解分析：根据平均速度和瞬时速度的定义式求解分析：根据平均速度和瞬时速度的定义式求解分析：根据平均速度和瞬时速度的定义式求解变变变变式式式式训练训练训练训练3 3下下下下图图图图是一位同学利用是一位同学利用是一位同学利用是一位同学利用电电电电磁打点磁打点磁打点磁打点计时计时计时计时器打出器打出器打出器打出的一条的一条的一条的一条纸带纸带纸带纸带，相，相，相，相邻邻邻邻点的点的点的点的时间间时间间时间间时间间隔隔隔隔为为为为0.02s0.02s，纸带纸带纸带纸带旁旁旁旁边边边边是一是一是一是一把最小刻度把最小刻度把最小刻度把最小刻度为为为为1mm1mm的直尺，的直尺，的直尺，的直尺，试计试计试计试计算拖着算拖着算拖着算拖着纸带纸带纸带纸带做直做直做直做直线线线线运运运运动动动动的物体：的物体：的物体：的物体：(1)(1)在在在在ACAC这这这这段段段段时间时间时间时间内的平均速度；内的平均速度；内的平均速度；内的平均速度；(2)(2)在在在在B B点的瞬点的瞬点的瞬点的瞬时时时时速度速度速度速度