高一物理必修一：实验：用打点计时器测速度ppt课件.ppt

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1、1.4 实验：用打点计时器测速度 课件（人教版必修1）1.1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的结构和工作原理。了解电磁打点计时器、电火花计时器的结构和工作原理。2.2.会正确安装、熟练使用电磁打点计时器和电火花计时器。会正确安装、熟练使用电磁打点计时器和电火花计时器。3.3.理解根据纸带上的点迹测量速度的原理，会计算瞬时速度。理解根据纸带上的点迹测量速度的原理，会计算瞬时速度。4.4.理解理解v-tv-t图像的意义，掌握用描点法画图像，会根据画出的图像的意义，掌握用描点法画图像，会根据画出的图像描绘物体速度的变化特点。图像描绘物体速度的变化特点。瞬时速度的测定：跟运动物体连在一起的纸带上打出

2、的点记录瞬时速度的测定：跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，如图，若测了物体在不同时刻的位置，如图，若测E E点的瞬时速度，可测点的瞬时速度，可测出出D D、F F两个计数点间的位移两个计数点间的位移xx和时间和时间tt，E E点的瞬时速度就点的瞬时速度就可用可用 D D、F F间的平均速度间的平均速度 来表示。来表示。1.1.实验器材实验器材电磁打点计时器电磁打点计时器(配学生电源、复写纸配学生电源、复写纸)或电火花计时器或电火花计时器(配交配交流电源流电源)、纸带、坐标纸、导线、刻度尺、纸带、坐标纸、导线、刻度尺2.2.两种打点计时器的比较两种打点计时器的比较一、

3、实验步骤一、实验步骤1.1.把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。2.2.把电磁打点计时器的两个接线柱接到把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V6 V的低压交流电源的低压交流电源上。上。3.3.接通电源，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，在接通电源，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，在纸带上打下一系列点。纸带上打下一系列点。4.4.关闭电源，取下纸带，把纸带上能看得清的某个点作为起始关闭电源，取下纸带，把纸带上能看得清的某个点作为起始点点O O，以后

4、每隔相等时间取一个计数点，分别标上，以后每隔相等时间取一个计数点，分别标上A A、B B、C C、DD如图所示，依次测出如图所示，依次测出O O到到A A、B B、C C、DD的距离，然后计算出的距离，然后计算出O O到到A A、A A到到B B、B B到到CC之间的距离之间的距离x x1 1、x x2 2、x x3 3 二、数据处理二、数据处理1.1.表格法表格法电磁打点计时器打点的周期为电磁打点计时器打点的周期为T T，则，则 A A、B B、C C、DD各点的瞬时各点的瞬时速度分别为：速度分别为：把数据填入表中，根据数据判断纸带是否做匀速运动。把数据填入表中，根据数据判断纸带是否做匀速运

5、动。2.2.图像法图像法(1)v-t(1)v-t图像：用横轴表示时间图像：用横轴表示时间t,t,纵纵轴表示速度轴表示速度v v，建立直角坐标系。根，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的即得到如图所示的v-tv-t图像。图像。(2)v-t(2)v-t图像的意义：直观地反映了运动物体的速度随时间的图像的意义：直观地反映了运动物体的速度随时间的变化情况，但它不是物体运动的轨迹。变化情况，但它不是物体运动的轨迹。(3)(3)图像法的优点：图像法是处理实验数据的常用方法之一。图像法的

6、优点：图像法是处理实验数据的常用方法之一。运用图像法处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易运用图像法处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数据等。直接测量的物理数据等。1.1.使用打点计时器时先接通电源还是先释放纸带？纸带上的点使用打点计时器时先接通电源还是先释放纸带？纸带上的点迹直接记录了哪些信息？迹直接记录了哪些信息？提示：提示：使用打点计时器时应先接通电源，待打点计时器打点稳使用打点计时器时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放纸带；纸带上的点迹直接记录了

7、运动物体在不同时定后再释放纸带；纸带上的点迹直接记录了运动物体在不同时刻的位置和不同时间内的位移及运动时间。刻的位置和不同时间内的位移及运动时间。2.2.在数据处理时，一定要选相邻的点为计数点吗？在数据处理时，一定要选相邻的点为计数点吗？提示：提示：不一定。由于打点计时器的打点周期为不一定。由于打点计时器的打点周期为0.02 s0.02 s，时间比，时间比较短，相邻两点的距离也比较小，这样在测量和计算时都会带较短，相邻两点的距离也比较小，这样在测量和计算时都会带来比较大的误差，所以为了减小误差，往往是每来比较大的误差，所以为了减小误差，往往是每5 5个打印点为个打印点为一计数点，这样两个相邻计

8、数点间的时间间隔就是一计数点，这样两个相邻计数点间的时间间隔就是0.1 s0.1 s。3.3.测量各计数点间的位移时，应一次测量出各计数点到起始计测量各计数点间的位移时，应一次测量出各计数点到起始计数点的距离，还是分段测量各段距离？数点的距离，还是分段测量各段距离？提示：提示：测量各计数点间的位移时，应一次测量出各计数点到起测量各计数点间的位移时，应一次测量出各计数点到起始计数点的距离，而不应分段测量，原因是分段测量的误差较始计数点的距离，而不应分段测量，原因是分段测量的误差较大。大。4.4.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差，为利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差，

9、为减小此误差应采用什么方法？减小此误差应采用什么方法？提示：提示：为减小系统误差，通常采取以计数点为中心的较小位移为减小系统误差，通常采取以计数点为中心的较小位移xx来求平均速度的方法，用此平均速度代替计数点的瞬时速来求平均速度的方法，用此平均速度代替计数点的瞬时速度，度，xx越小，越小，tt越小，就越接近该点的瞬时速度，误差就越越小，就越接近该点的瞬时速度，误差就越小。然而两点距离小。然而两点距离xx过小，测量误差就会增大，所以为了兼过小，测量误差就会增大，所以为了兼顾瞬时速度的物理意义和减小测量误差，应使所选顾瞬时速度的物理意义和减小测量误差，应使所选xx适当小适当小一点。一点。类型一类型

10、一 打点计时器的原理及使用打点计时器的原理及使用【典例【典例1 1】电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器是一种使用_电源的计时仪器，电源的计时仪器，它的工作电压为它的工作电压为_，当电源频率为，当电源频率为50 Hz50 Hz时，它每隔时，它每隔_s _s 打一次点。使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过打一次点。使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过_，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的_面；应把面；应把_电源用导线接在接线柱上；打点时应先电源用导线接在接线柱上；打点时应先_，再让纸带运动。再让纸带运动。【解析】【解析】电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用

11、电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用6 V 6 V 以下的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸以下的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期，即带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期，即0.02 s0.02 s，使用，使用电磁打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，电磁打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的上面，打点时应先接通电源，再让纸带运动。并要放在纸带的上面，打点时应先接通电源，再让纸带运动。答案：答案：交流交流6 V6 V以下以下 0.02 0.02 限位孔限位孔 上上 低压交流低压交流

12、接通电源接通电源类型二类型二 图像法处理纸带图像法处理纸带【典例【典例2 2】(2013(2013珠海高一检测珠海高一检测)某同学在做某同学在做“用打点计时器用打点计时器测速度测速度”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图，在纸带上的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图，在纸带上依次选出依次选出7 7个计数点，分别标以个计数点，分别标以O O、A A、B B、C C、D D、E E和和F F，每相邻，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是率是50 Hz50 Hz。(1)(1)如果测得如果测得C C、D D两点间距两点间

13、距x x4 4=2.70 cm=2.70 cm，D D、E E两点间距两点间距x x5 5=2.90 cm2.90 cm，则据此数据计算在打，则据此数据计算在打D D点时的速度公式为点时的速度公式为_，小车的速度值小车的速度值v vD D=_m/s=_m/s。(保留三位有效数字保留三位有效数字)(2)(2)该同学分别算出其他点的速度：该同学分别算出其他点的速度：v vA A=0.220 m/s=0.220 m/s，v vB B=0.241 m/s=0.241 m/s，v vC C=0.258 m/s=0.258 m/s，v vE E=0.300 m/s=0.300 m/s，请设计表格将实验数据

14、填入表格请设计表格将实验数据填入表格中，并在坐标系中作出小车运动中，并在坐标系中作出小车运动的的v-tv-t图像，设图像，设O O点为计时起点。点为计时起点。(3)(3)由所作由所作v-tv-t图像判断小车的运图像判断小车的运动情况是怎样的？动情况是怎样的？【解析】【解析】(1)D(1)D点为点为CECE的中间时刻，所以可以认为的中间时刻，所以可以认为D D点的瞬时速点的瞬时速度等于度等于CECE间的平均速度，即间的平均速度，即 代入数据计算可得代入数据计算可得v vD D=0.280 m/s=0.280 m/s。(2)(2)实验表格实验表格(3)(3)根据表中数据描点得根据表中数据描点得v-tv-t图像如图所示，从图像上可以看出图像如图所示，从图像上可以看出物体速度随时间均匀增大，所以小车做匀加速运动。物体速度随时间均匀增大，所以小车做匀加速运动。答案：答案：见解析见解析