專題 實驗：用打點計時器測速度 高中物理課件（2019人教版必修第一冊）

專題實驗:用打點計時器測速度電磁打點計時器電火花計時器

一.兩種打點計時器永久磁鐵限位孔紙帶線圈振針振片復(fù)寫紙電磁打點計時器工作原理工作原理交流與討論：電磁打點計時器使用低壓交流電源工作，想一想能不能使用直流電源，為什么？放電針紙盤軸墨粉紙盤電源開關(guān)正脈沖輸入插座負脈沖輸入插座電火花計時器工作原理工作原理交流與討論：從原理上考慮，電火花計時器與電磁打點計時器相比，哪個更好些，誤差可能會更??？火花放電電磁打點計時器電火花計時器構(gòu)造工作電壓4～6v的交流電220v的交流電頻率頻率為50Hz，每隔0.02s打一個點工作原理被交變磁場磁化的振片在永久磁鐵作用下振動，振針打在復(fù)寫紙上使紙帶上打出一系列的點。接通電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，在運動的紙帶上就打出一行點跡。說明電火花計時器工作時紙帶受阻力較小，系統(tǒng)誤差較小，應(yīng)優(yōu)先選用。兩種計時器的比較操作步驟固定打點計時器安裝紙帶啟動電源，拉紙帶，隨后立即關(guān)閉電源交流與討論：為什么先通電，然后才讓紙帶運動，而不是先讓紙帶運動后通電？二.練習使用打點計時器（1）時間：(電源頻率50Hz，每隔________秒打一個點)（2）位移:0.02思考：打點計時器打出的紙帶可以記錄哪些信息?研究紙帶→研究物體運動DG2、測量原理：1、思想方法:極短時間內(nèi)，平均速度可近似代替某點的瞬時速度.所取的時間間隔越小，算出的平均速度越接近該點的瞬時速度.根據(jù)紙帶求瞬時速度問題1：怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度?

△x0.1s問題2：如何測量E點的瞬時速度？DFGDFGDF△x△t測量紙帶的平均速度和瞬時速度如何計算平均速度X1X4X3X2X7X6X50

1

2

3

4

5

6

7思考：需要測量什么？怎么計算？思考：如何計算1點到3點之間的平均速度？平均速度與瞬時速度時間位移v=——ΔtΔx_平均速度：如何計算瞬時速度0123

4

5

思考：需要測量什么？怎么計算？思考：應(yīng)如何測量打3點時紙帶的瞬時速度？？哪個更好？其他測量速度的方法頻閃相機討論：從頻閃照片中能得到什么信息？討論：物體的運動快慢如何變化？討論：如果需要測量物體速度，還需要知道什么信息？形象的表示物體速度變化——用圖象表示速度00.020.040.080.060.100.120.140.200.400.600.801.001.201.40(1)在方格紙上建立直角坐標系(2)根據(jù)各v、t數(shù)據(jù)，

將(v，t)作為一組坐標在坐標系中描點

1.作圖步驟:(3)用折線或平滑曲線把這些點連接起來，做出圖線速度－時間圖象(v－t圖象)用打點計時器測量瞬時速度紙帶的測量和數(shù)據(jù)處理（1）建系（2）描點（3）作圖？圖象法交流與討論：測量各計數(shù)點間的位移時，逐個測量較好，還是一次測出各計數(shù)點到起始點O的距離，再計算各計數(shù)點的距離較好？速度－時間圖像（v-tgraph）科學漫步

氣墊導軌和數(shù)字計時器用光電門測量瞬時速度典題精析例1.使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中，有如下基本步驟：A.把電火花計時器固定在桌子上B.安裝好紙帶C.松開紙帶，讓物體拉著紙帶運動D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開關(guān)，進行打點這些步驟正確排列順序為

解析：固定打點計時器→穿紙帶→接通電源→按下脈沖開關(guān)→拉動紙帶。故答案是ABDEC.規(guī)律方法技巧要做好這類題目，要注意以下幾點：1.物體放在靠近打點計時器的位直2.先接通電源，后拉動紙帶3.最后別忘了斷開電源。一定是先接通打點計時器，后拉動紙帶典題精析例2.關(guān)于打點計時器打出的紙帶，下列敘述中正確的是（）A．點跡均勻，說明紙帶做勻速運動B．點跡變稀，說明紙帶做加速運動C.點跡變密，說明紙帶做加速運動D.相鄰兩點間的時間間隔相等

解析：打點計時器的打點的頻率一定，相鄰兩點間的時間間隔相等，如果紙帶勻速運動，點跡均勻；如果紙帶加速運動，點跡變稀；如果紙帶減速運動，點跡變密。故答案是ABD.規(guī)律方法技巧要做好這類題目，要注意以下幾點：1.選取一條點跡清晰的紙帶為研究對象2.分要的紙帶上點與點之間間隔的變化情況3.若點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運動，若點與點之間的間距越來越大，則物體做加速運動，反之做減速運動。典題精析例3.如圖為某次實驗時打出的紙帶，打點計時器每隔0.02s打一個點，圖中O點為第一個點，A、B、C、D為每隔兩點選定的計數(shù)點。。根據(jù)圖中標出的數(shù)據(jù)，打A、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度有多大？打B點時刻紙帶的瞬時速度有多大？解析：AD段的平均速度規(guī)律方法技巧要做好這類題目，要注意求平均速度和瞬時速度的步驟：1.選取一條點跡清晰的紙帶為研究對象2.求出該段紙帶對應(yīng)的位移△x，數(shù)出相應(yīng)的點跡間隔數(shù)，求出△t3.利用v=△x/△t求出該段的平均速度，若某點包含在該段位移中，可用平均速度表示該點的瞬時速度

。當時間間隔很短時，可用平均速度代替瞬時速度，故B點的瞬時速度課堂小結(jié)實驗裝置如圖所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有光電門，其中A管發(fā)出光線，B管接收光線．當固定在車上的遮光板通過光電門時，光線被擋住，記錄儀上可以直接讀出光線被擋住的時間Δt.這段時間就是遮光板通過光電門的時間．根據(jù)遮光板的寬度Δ

x和測出的時間Δ

t

，就可以算出遮光板通過光電門的平均速度.由于遮光板的寬度Δ

x很小，因此可以認為，這個平均速度就是小車通過光電門時的瞬時速度。拓展：借助現(xiàn)代科技儀器測速度1．光電門測速度2．頻閃照相測速度頻閃照相法是一種利用照相技術(shù)，每間隔一定時間曝光，從而形成間隔相同時間的影像的方法．當物體運動時，照相機可以拍攝出該物體每隔相等時間所到達的位置．通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片．與打點計時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當于打點計時器交變電源的頻率，而相同時間間隔出現(xiàn)的影像則相當于打點計時器打出的點跡．因此，運動物體的頻閃照片既記錄了物體運動的時間信息，又記錄了物體運動的位移信息．求平均速度和瞬時速度，兩者都是一樣的．3．傳感器測速度下圖是一種運動傳感器的原理圖，這個系統(tǒng)由A、B兩個小盒子組成．固定在運動物體上的A盒中裝有發(fā)射器，可同時發(fā)射紅外線脈沖(光速c＝3×108m/s)和超聲波脈沖(常溫下聲速v＝340m/s)，固定的B盒中裝有接收裝置，利用接收的時間差確定A、B間的距離，由兩次測得的距離Δx和兩次發(fā)射脈沖的時間間隔Δt可求出A的速度．c?v，則x1＝vt1，x2＝vt2，Δx＝x2－x1，Δt＝t2－t1，vA＝Δx/Δt，如圖所示．例題：用氣墊導軌和數(shù)字計時器更能精確地測量物體的瞬時速度．如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間Δ