實驗：用打點計時器測速度01020

1、4實驗：用打點計時器測速度實驗：用打點計時器測速度 了解電磁打點計時器、電火花計時器的構造及了解電磁打點計時器、電火花計時器的構造及工作原理工作原理學會使用打點計時器學會使用打點計時器掌握測瞬時速度的方法掌握測瞬時速度的方法理解速度隨時間的變化圖象理解速度隨時間的變化圖象下圖是一幅表現鴿子飛翔時的一系列運動瞬間的照片，下圖是一幅表現鴿子飛翔時的一系列運動瞬間的照片，在這里，連續(xù)的運動被分離成了離散的在這里，連續(xù)的運動被分離成了離散的“景景”，瞬間的精，瞬間的精彩被定格成了永恒，這是彩被定格成了永恒，這是“相對論相對論”在攝影藝術中應用的在攝影藝術中應用的一個實例一個實例那么，在實驗室我們如何記

2、錄瞬間的時間和運動呢？那么，在實驗室我們如何記錄瞬間的時間和運動呢？1該實驗的目的是該實驗的目的是速度速度2實驗所需的器材有：電磁打點計時器或實驗所需的器材有：電磁打點計時器或 導導線、木板線、木板3電火花計時器是利用電火花計時器是利用在紙帶上在紙帶上打出打出而顯示出點跡的而顯示出點跡的儀器，工作電壓儀器，工作電壓是是.使用時，使用時， 套在紙盤軸上，并夾在套在紙盤軸上，并夾在 之之間，當電源頻率是間，當電源頻率是50Hz時，它也是每隔時，它也是每隔打一次打一次點點用打點計時器測用打點計時器測電火花計時器、學生電源、紙帶、復寫紙、刻度尺電火花計時器、學生電源、紙帶、復寫紙、刻度尺火花放電火花放

3、電小孔小孔計時計時220V墨粉紙盤墨粉紙盤兩條紙帶兩條紙帶0.02s4用打過點的紙帶，如下圖用打過點的紙帶，如下圖根據量出根據量出A、D間的距離間的距離x，和時間間隔，和時間間隔t算出算出A、D間的平均速度間的平均速度.用這個速度可以近似地表示紙用這個速度可以近似地表示紙帶經過帶經過A點時的點時的，如果，如果t再小一些再小一些(如如A、C之間之間或或A、B之間之間)用平均速度代表用平均速度代表A點的瞬時速度會點的瞬時速度會 瞬時速度瞬時速度更準確更準確(1)電磁打點計時器電磁打點計時器電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間間電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間間隔內位移的儀器它使用交

4、流電源，由學生電源供電，工隔內位移的儀器它使用交流電源，由學生電源供電，工作電壓在作電壓在10V以下當電源的頻率為以下當電源的頻率為50Hz時，它每隔時，它每隔0.02s打一個點打一個點電磁打點計時器的構造如圖所示電磁打點計時器的構造如圖所示電磁打點計時器電磁打點計時器 工作原理：它是利用電磁感應原理打點計時的一種工作原理：它是利用電磁感應原理打點計時的一種儀器連接低于儀器連接低于10V低壓交流電源時，在線圈和永久磁鐵低壓交流電源時，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針也的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動，振針就

5、在紙跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點當交流電源頻率為帶上打出一系列點當交流電源頻率為50Hz時，它每隔時，它每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔為打一次點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔為0.02s.(2)電火花計時器電火花計時器電火花計時器使用交流電源，工作電壓是電火花計時器使用交流電源，工作電壓是220V.電火花計時器的構造如下圖所示電火花計時器的構造如下圖所示工作原理：它是利用火花放電在紙帶上打出孔而顯工作原理：它是利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點跡的計時器當接通示點跡的計時器當接通220V交流電源，按下脈沖輸出開交流電源，按

6、下脈沖輸出開關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經接正極的放電針、墨粉紙關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產生火花放電，于是在運動紙帶上盤到接負極的紙盤軸，產生火花放電，于是在運動紙帶上就打出系列點跡當電源頻率為就打出系列點跡當電源頻率為50Hz時，它也是每隔時，它也是每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔也是打一次點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔也是0.02s.(3)兩種計時器的比較兩種計時器的比較類型類型比較比較電磁打點計時器電磁打點計時器電火花計時器電火花計時器所用電源所用電源10V以下低壓交流以下低壓交流220V交流交流打點方式打點方

7、式振針打點振針打點電火花打點電火花打點時間間隔時間間隔每隔每隔0.02s打一次點打一次點每隔每隔0.02s打一次點打一次點實驗誤差實驗誤差振針和紙帶接觸會振針和紙帶接觸會影響紙帶運動，誤影響紙帶運動，誤差較大差較大火花放電不會影響火花放電不會影響紙帶運動，誤差較紙帶運動，誤差較小小(1)實驗步驟：實驗步驟：把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面把復寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面把電磁打點計時器的兩個接線柱接到把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6V的低壓交流的低壓交流電源上電源上接通電源開關，用手水平拉

8、動紙帶，使它在水平方接通電源開關，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點向上運動，紙帶上就打下一系列點取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數出若取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數出若干個點，如果共有干個點，如果共有n個點，那么個點，那么n個點的間隔數為個點的間隔數為n1個，個，則紙帶的運動時間則紙帶的運動時間t(n1)0.02s.用刻度尺測量出從開始計數的點到最后的點間的距用刻度尺測量出從開始計數的點到最后的點間的距離離x.利用公式利用公式v 計算出紙帶在這段時間內的平均計算出紙帶在這段時間內的平均速度速度把紙帶上能看得清的某個點作為起始點把紙帶上能看得清的某個點

9、作為起始點O，以后的，以后的點分別標上點分別標上A、B、C、D作為作為“計數點計數點”，如圖所示，如圖所示，依次測出依次測出O到到A、A到到B、B到到C之間的距離之間的距離x1、x2、x3.把數據填入下表，根據數據判斷紙帶是否做勻速運動把數據填入下表，根據數據判斷紙帶是否做勻速運動.利用利用vt圖象分析物體的運動圖象分析物體的運動位置位置ABCDEF時間時間t/(s)(xnxn1)/(m)v/(m/s).vt圖象圖象用橫軸表示時間用橫軸表示時間t，縱軸表示速度，縱軸表示速度v，建立直角坐標，建立直角坐標系根據測量的數據在坐標系中描點，然后用平滑的曲線系根據測量的數據在坐標系中描點，然后用平滑的

10、曲線把這些點連接起來，即得到把這些點連接起來，即得到vt圖象圖象. .vt圖象的意義圖象的意義vt圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運動的軌跡它并不是物體運動的軌跡.勻速直線運動的勻速直線運動的vt圖象圖象勻速直線運動的勻速直線運動的vt圖象是與時間軸平行的直線，圖象是與時間軸平行的直線，如圖所示，直線如圖所示，直線a、b分別表示分別表示va4m/s，vb8m/s.從勻速直線運動的從勻速直線運動的vt圖象中不僅可以看出速度的圖象中不僅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根據位移公式大小，并且可以求出位移，根據位移公式xvt，在，在

11、vt圖圖象中就對應著邊長分別為象中就對應著邊長分別為v和和t的一個矩形面積，如圖中畫的一個矩形面積，如圖中畫斜線的部分斜線的部分特別提醒：特別提醒：(1)電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應使用電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應使用10V以下交流電源；電火花計時器使用以下交流電源；電火花計時器使用220V交流電源交流電源(2)實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進行調節(jié)或更換器材進行調節(jié)或更換器材(3)使用打點計時器應先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定使用打點計時器應先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定時再用手拉紙帶時再用手拉紙帶(4)手拉紙帶時，速度應

12、快一些，以防點跡太密集手拉紙帶時，速度應快一些，以防點跡太密集電火花計時器工作時使用電火花計時器工作時使用_電流，工作電壓為電流，工作電壓為_V，工作時的基本步驟是：，工作時的基本步驟是：當紙帶穿過電火花計當紙帶穿過電火花計時器后，應及時關閉電火花計時器；時器后，應及時關閉電火花計時器；將電源線插入將電源線插入220V交流電源插座；交流電源插座；把紙帶從墨粉紙盤下面穿過；把紙帶從墨粉紙盤下面穿過；接通開關，聽到放電聲，立即讓運動物體拖動紙帶接通開關，聽到放電聲，立即讓運動物體拖動紙帶運動運動上述步驟正確的順序是上述步驟正確的順序是_解析：解析：若不知道電火花計時器的工作原理，就無法選若不知道電

13、火花計時器的工作原理，就無法選擇工作電源的性質和電壓的高低及工作程序；不了解構造，擇工作電源的性質和電壓的高低及工作程序；不了解構造，對各部件無法說出其名稱，因此，應該認真閱讀電火花計對各部件無法說出其名稱，因此，應該認真閱讀電火花計時器使用說明，了解各部分構造的名稱和使用方法我們時器使用說明，了解各部分構造的名稱和使用方法我們在使用任何新產品之前都應該如此，養(yǎng)成習慣在使用任何新產品之前都應該如此，養(yǎng)成習慣答案：答案：交流；交流；220；電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，當電源的頻率為當電源的頻率為50Hz時，振針每隔時，振針每隔_s打一個

14、打一個點現在用打點計時器測定物體的速度，當電源頻率低于點現在用打點計時器測定物體的速度，當電源頻率低于50Hz時，如果仍按時，如果仍按50Hz的時間間隔打一個點計算，則測出的時間間隔打一個點計算，則測出的速度數值將比物體的真實數值的速度數值將比物體的真實數值_答案：答案：0.02；偏大；偏大解析：解析：本題考查電磁打點計時器的使用及其測量原本題考查電磁打點計時器的使用及其測量原理當交流電的頻率為理當交流電的頻率為50Hz時，打點計時器每隔時，打點計時器每隔0.02s打一打一個點，當交流電的頻率低于個點，當交流電的頻率低于50Hz時，打點計時器打一次點時，打點計時器打一次點的時間間隔的時間間隔t

15、將大于將大于0.02s，因此測出的速度將比真實值偏大，因此測出的速度將比真實值偏大.某學生在用打點計時器做研究小車運動規(guī)律的實驗時，某學生在用打點計時器做研究小車運動規(guī)律的實驗時，其開始時的裝配圖如下圖所示，其中有錯誤與不妥之處，其開始時的裝配圖如下圖所示，其中有錯誤與不妥之處，請把它找出來請把它找出來解析：解析：電磁打點計時器必須接交流電，而圖上所接為電磁打點計時器必須接交流電，而圖上所接為直流電源，顯然是個錯誤；開始時，小車離定滑輪端太近，直流電源，顯然是個錯誤；開始時，小車離定滑輪端太近，向前運動的余地太小，致使紙帶上留下的計時點過少，給向前運動的余地太小，致使紙帶上留下的計時點過少，給

16、測量帶來不便，產生較大誤差測量帶來不便，產生較大誤差點評：點評：記憶實驗儀器的裝配時，如果能結合實驗原理，記憶實驗儀器的裝配時，如果能結合實驗原理，會收到事半功倍的效果會收到事半功倍的效果某同學在用打點計時器做實驗時，得到的紙帶如圖某同學在用打點計時器做實驗時，得到的紙帶如圖所示，請你判斷一下這可能是因為所示，請你判斷一下這可能是因為()A打點計時器錯接在直流電源上打點計時器錯接在直流電源上B電源的電壓不穩(wěn)電源的電壓不穩(wěn)C電源的頻率不穩(wěn)電源的頻率不穩(wěn)D振針壓得過緊振針壓得過緊答案：答案：D解析：解析：正常情況下，振針應該恰好敲打在限位板上，正常情況下，振針應該恰好敲打在限位板上，這樣在紙上才能

17、留下點當振針與復寫紙的距離過大時，這樣在紙上才能留下點當振針與復寫紙的距離過大時，振針可能打不到復寫紙，這時會出現有時有點，有時無振針可能打不到復寫紙，這時會出現有時有點，有時無點如果振針與復寫紙的距離過小，振針就會有較長的時點如果振針與復寫紙的距離過小，振針就會有較長的時間與復寫紙接觸，這樣就會在復寫紙上留下一段一段的小間與復寫紙接觸，這樣就會在復寫紙上留下一段一段的小線段線段.如下圖所示是拖動紙帶時打點計時器打出的一條紙帶，如下圖所示是拖動紙帶時打點計時器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E為我們的紙帶上所選的記數點，相鄰計數為我們的紙帶上所選的記數點，相鄰計數點間的時間間隔為點間的時間間隔

18、為0.1S，試求打點計時器打下，試求打點計時器打下B、C、D各各點時的瞬時速度點時的瞬時速度解析：解析：同樣根據用某段時間內的平均速度可以同樣根據用某段時間內的平均速度可以“粗略粗略”代表某點的瞬時速度的思想，計算打點計時器打下代表某點的瞬時速度的思想，計算打點計時器打下B、C、D各點時的瞬時速度各點時的瞬時速度答案：答案：vB0.26m/s；vC0.30m/s；vD0.34m/s點評：點評：通過以上問題的解答過程可以看出，在研究物通過以上問題的解答過程可以看出，在研究物理問題的過程中，物理思想和物理方法是十分重要的，在理問題的過程中，物理思想和物理方法是十分重要的，在物理學的發(fā)展過程中，積累

19、了許多很重要的研究問題的方物理學的發(fā)展過程中，積累了許多很重要的研究問題的方法，即用某段時間內的平均速度法，即用某段時間內的平均速度“粗略粗略”表示某點的瞬時表示某點的瞬時速度就是其中的方法之一速度就是其中的方法之一說明：說明：下一章我們學習到該物體做的是勻變速直線運下一章我們學習到該物體做的是勻變速直線運動，動，B點瞬時速度就等于點瞬時速度就等于A到到C這段時間的平均速度，并不這段時間的平均速度，并不像有些問題中只是一種近似像有些問題中只是一種近似如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某，某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖所次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖所示，紙帶在示，紙帶在A、C間的平均速度為間的平均速度為_m/s，在，在A、D間間的平均速度為的平均速度為_m/s，B點的瞬