第一章第4節(jié)實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度

1.4實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度第一章運(yùn)動的描述重點(diǎn)

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用。由紙帶計(jì)算物體運(yùn)動的瞬時(shí)速度。畫物體的速度—時(shí)間圖象。教學(xué)重難點(diǎn)難點(diǎn)對紙帶上記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。測定瞬時(shí)速度，畫出v-t圖象，并通過圖象來分析物體的運(yùn)動情況。1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2、電火花計(jì)時(shí)器3、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器4、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度5、用圖象表示速度本節(jié)導(dǎo)航1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器①參數(shù)：使用交流電源（學(xué)生電源）工作電壓在6V以下電源的頻率

50Hz每隔0.02s

打一個(gè)點(diǎn)（周期）——計(jì)時(shí)儀器

N

S+-N-+S接線柱線圈振片振針永久磁鐵底座限位孔②構(gòu)造：線圈、永久磁鐵、振片、振針、限位孔、復(fù)寫紙等。紙帶構(gòu)造:接線柱、線圈、振片、振針、永久磁鐵、限位孔、定位軸、復(fù)寫紙?jiān)?電磁鐵與永久磁鐵相互作用，注意事項(xiàng):交流、電壓6V,先通電等待1～2s后拖動紙帶或釋放物體、先切斷電源后拾取紙帶電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（2）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作原理永久磁鐵振針振片線圈限位孔平均速度012Δx0.08sΔx0.06sΔx0.04s012345678910cm工作原理圖電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理：被交變磁場磁化的振片在永久磁鐵的作用下振動，振針打在復(fù)寫紙上使紙帶上打出一系列的點(diǎn)。(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是直流電還是交流電?其工作電壓為多少?(2)我國交流電的頻率為50Hz,使用這種電源時(shí),每隔多長時(shí)間打一個(gè)點(diǎn),即相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是多少?(3)說出電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造?工作原理?如圖1—4—1所示。(4)解釋電火花計(jì)時(shí)器的工作原理?如圖1—4—2所示,它與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比,哪一種誤差小?原因是什么?(5)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期取決于什么因素？(6)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可以記錄哪些信息?思考與討論紙帶上打下的點(diǎn)記錄了哪些信息?數(shù)點(diǎn)能獲得什么？測量兩點(diǎn)間距離獲得什么？

2、電火花計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器（1）電火花計(jì)時(shí)器①基本結(jié)構(gòu)：構(gòu)造:電源插頭、脈沖輸出開關(guān)、正負(fù)脈沖輸出、放電針、墨粉紙盤、紙盤軸原理:脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，蒸發(fā)墨粉落在紙帶上，頻率50Hz、周期0.02s用途:計(jì)時(shí)注意事項(xiàng):交流、電壓220V,先通電等待1～2s后拖動紙帶或釋放物體、先切斷脈沖輸出開關(guān)后拾取紙帶電源插頭正負(fù)脈沖輸出脈沖輸出開關(guān)放電針墨粉紙盤紙盤軸

②電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V交流電源．當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔0．02s打一次點(diǎn).

③工作原理：當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)過放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動的線帶上就打出一行點(diǎn)跡.正脈沖輸入插座負(fù)脈沖輸入插座墨粉紙盤紙帶電火花計(jì)時(shí)器工作原理圖（2）兩種計(jì)時(shí)器的比較①都使用交流電源，但工作電壓不同．②工作原理不同．

③電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用振針和復(fù)寫紙打點(diǎn)，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用電火花和墨粉打點(diǎn).

④電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動時(shí)受到的阻力比較小，實(shí)驗(yàn)誤差也就較?。荽蛟诩埳系狞c(diǎn)，記錄了紙帶的運(yùn)動時(shí)間．如果把紙帶和運(yùn)動的物體連接在一起，紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動物體在不同時(shí)刻的位置．研究紙帶上的點(diǎn)子之間的間隔，就可以了解運(yùn)動物體在不同時(shí)間里發(fā)生的位移，從而了解物體的運(yùn)動情況．電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造:電源插頭、脈沖輸出開關(guān)、正負(fù)脈沖輸出、放電針、墨粉紙盤、紙盤軸原理:脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，蒸發(fā)墨粉落在紙帶上，頻率50Hz、周期0.02s用途:計(jì)時(shí)注意事項(xiàng):交流、電壓220V,先通電等待1～2s后拖動紙帶或釋放物體、先切斷脈沖輸出開關(guān)后拾取紙帶電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器構(gòu)造:接線柱、線圈、振片、振針、永久磁鐵、復(fù)寫紙、限位孔、定位軸原理:電磁鐵與永久磁鐵相互作用，頻率50Hz、周期0.02s用途:計(jì)時(shí)注意事項(xiàng):交流、電壓6V,先通電等待1～2s后拖動紙帶或釋放物體、先切斷電源后拾取紙帶3、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑倬毩?xí)使用電火花計(jì)時(shí)器．

②利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動情況．（2）實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、導(dǎo)線、學(xué)生電源．（3）實(shí)驗(yàn)步驟①把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上，檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在紙盤軸上，檢查兩條白紙帶是否已經(jīng)正確地穿好，墨粉紙盤是否在兩條紙帶之間。②把計(jì)時(shí)器上的電源插頭在220V交流電源插座上。③按下脈沖輸出開頭，用手水平地拉動兩條紙帶，紙帶上就打上一列圓小點(diǎn)。④取下紙帶，從能看得清規(guī)戒律的某個(gè)點(diǎn)數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個(gè)點(diǎn)。如果共有n個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)子的間隔數(shù)則為（n-1）個(gè)，用t=0.02（n-1）計(jì)算出紙帶的運(yùn)動時(shí)間t。⑤用刻度尺測量一下打下的這些點(diǎn)，紙帶通過的距離s

有多長.⑥利用公式計(jì)算紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度。把測量和計(jì)算的結(jié)果填入表一中。⑦選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。⑧從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，每隔0.1s取一個(gè)點(diǎn)，在紙帶上用數(shù)字0，1，2….5標(biāo)出這些“測量點(diǎn)”，測量包括每個(gè)點(diǎn)的一段位移△x,記錄在表二中，同時(shí)記錄相對應(yīng)的時(shí)間，以測量該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。⑨計(jì)算出各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，填入表三中，點(diǎn)0作為計(jì)時(shí)的開始，即t=0。⑩以速度v為縱軸，以時(shí)間t為橫軸在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)表二的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)軸上描點(diǎn)，將這些點(diǎn)用平滑的曲線連接起來。

如果用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則實(shí)驗(yàn)步驟的前3步相應(yīng)地應(yīng)當(dāng)是：①把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，讓紙帶穿過兩個(gè)限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面。②把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱用導(dǎo)線分別與6V的低壓交流電源的接線柱相連接。③打開電源開關(guān)，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一列小點(diǎn)。

（4）注意事項(xiàng)①要認(rèn)清你使用了哪種類型的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要使用6V以下的交流學(xué)生電源；而電火花計(jì)時(shí)器則直接使用220V的交變電流。②開頭的點(diǎn)跡很密集，這是由于先接通電源后拉動紙帶和開始時(shí)的速度比較慢而造成的，數(shù)點(diǎn)時(shí)不能從開始處數(shù)，而要向后看，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始。

③如果數(shù)出了n個(gè)點(diǎn)，那么，他們的間隔數(shù)是（n-1）個(gè)。他們所用的運(yùn)動時(shí)間為（n-1）*0.02s.④打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要固定好，在使用時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不允許松動。⑤打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)結(jié)束時(shí)要立刻切斷電源。⑥要保證手每一次“水平地拉動紙帶”。⑦可以大致表示某包含點(diǎn)的瞬時(shí)速度，兩邊點(diǎn)離得越近算出的平均速度接近D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但過小的間距也會增大測量的誤差，應(yīng)根據(jù)課本中的例子仔細(xì)選取。按實(shí)際大小畫出的一條紙帶⑧測量點(diǎn)要每隔0.1s選一個(gè)，即每隔六個(gè)點(diǎn)取一個(gè)點(diǎn)，而測量點(diǎn)的選取上應(yīng)取前一個(gè)點(diǎn)，后兩個(gè)點(diǎn)之間。即：v=⑨建立坐標(biāo)系要根據(jù)實(shí)際情況取合適的單位，以便曲線能分布于大部分的坐標(biāo)系中。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量小車的速度計(jì)時(shí)點(diǎn)、計(jì)數(shù)點(diǎn)01230.02s?s計(jì)時(shí)點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)步驟、要領(lǐng)1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在實(shí)驗(yàn)桌上（不許松動!）,（是電磁式還是電火花式?）連接電源（通電檢查!）.2.把紙帶穿過限位孔,復(fù)寫紙壓在紙帶上（紙帶在下復(fù)寫紙?jiān)谏?試?yán)瓩z查!）.3.先通電等待1～2s,后拖動或釋放物體（先通電后拉動!控制快慢!）.4.先切斷電源,后取下紙帶（先斷電后取帶!）.5.再取2～3條紙帶,重復(fù)2～4步2～3次.6.選取紙帶（點(diǎn)跡清晰?漏點(diǎn)拖點(diǎn)?）,測量點(diǎn)編號（注意先后!寫下序號!）,數(shù)點(diǎn)計(jì)時(shí)（點(diǎn)數(shù)不等于間隔數(shù)!）.7.用刻度尺測量距離（最小分度?有效數(shù)字?）,記錄數(shù)據(jù)（忠實(shí)地記錄原始數(shù)據(jù)!）,保留紙帶（不能丟失!）.8.整理實(shí)驗(yàn)器材（不要忘記!）.分析數(shù)據(jù)1.列表法:高中實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊物理必修1國標(biāo)·人教版第7頁?！八矔r(shí)速度”,以測量點(diǎn)為時(shí)間中點(diǎn),前后各取0.1s,則Δt=0.2s,可得6個(gè)“瞬時(shí)速度”。2.圖像法:在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系（橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示瞬時(shí)速度?）;

選取合適的標(biāo)度（反映記錄數(shù)據(jù)的有效數(shù)字,使曲線能分布于大部分的坐標(biāo)系中!）;

描點(diǎn)、連線（用平滑的曲線,通過盡可能多的點(diǎn),不能通過的點(diǎn)均勻分布在曲線兩側(cè)!）4、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度（1）測量方法某點(diǎn)E的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含E點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速度來表示。（2）說明理論上講如果這兩點(diǎn)離E點(diǎn)越接近（即Δt越短），這個(gè)平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但是實(shí)際操作時(shí)距離太小會使測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。（3）用紙帶分析物體的運(yùn)動情況并能計(jì)算平均速度①在紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為0.02s（電源頻率為50Hz），所以點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動的速度很小。②根據(jù)v=△x/△t，求出在任意兩點(diǎn)間的平均速度，這里△x可以用直尺測量出兩點(diǎn)間的距離，△t為兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔數(shù)與0.02s的乘積。這里必須明確所求的是哪兩點(diǎn)之間的平均速度。（4）粗略計(jì)算瞬時(shí)速度某點(diǎn)E的瞬時(shí)速度可以粗略地由包含E點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)間的平均速度來表示。

注意：如果取離E點(diǎn)越接近的兩點(diǎn)來求平均速度，這個(gè)平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但是距離太小會使測量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。5、用圖象表示速度v-t圖象與其畫法：以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)計(jì)算出的不同時(shí)刻對應(yīng)的瞬時(shí)速度值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，最后用平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來就得到了一條能夠描述速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象。

例如：如下所示的圖t/s012345v/（m/s）00.100.210.300.390.50

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器電源電壓4～6V的交流電220V的交流電電源頻率頻率為50Hz，每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)特點(diǎn)紙帶運(yùn)動時(shí)受到的阻力小，比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差小課堂小結(jié)永久磁鐵振針振片線圈限位孔電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作原理正脈沖輸入插座負(fù)脈沖輸入插座墨粉紙盤紙帶電火花計(jì)時(shí)器工作原理練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)注意：

1.電源電壓要符合要求：

2.實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材。

3.應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)再拉動紙帶。

4.手拉紙帶時(shí)，速度應(yīng)快一些，以防止點(diǎn)跡太密集。共同點(diǎn)與區(qū)別電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的共同點(diǎn)與區(qū)別1.打點(diǎn)方式不同：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：利用振動的振針打點(diǎn)電火花計(jì)時(shí)器：利用火花放電打點(diǎn)3.振針打點(diǎn)時(shí)與紙帶接觸，會對紙帶產(chǎn)生阻礙作用；而火花放電基本不會阻礙紙帶的運(yùn)動電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：10V以下交流電電火花計(jì)時(shí)器：220V交流電2.電源電壓不同：打點(diǎn)頻率相同練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用1.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上。2.按說明正確安裝紙帶。3.啟動電源，用手水平拉動紙帶，紙帶上打出一系列的點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。4.取下紙帶，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，向后數(shù)若干點(diǎn)，如果數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)所對應(yīng)的時(shí)間為秒。5.用刻度尺量出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離。0.02(n-1)利用公式v

=△x/△t

可求出第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的平均速度

1.一同學(xué)在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶上點(diǎn)不是圓點(diǎn)而是一些短線，這可能的原因是（）

A.接在直流電源上

B.電源電壓不穩(wěn)

C.電源頻率不穩(wěn)

D.打點(diǎn)針壓得過緊課堂練習(xí)2.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是（）

A.時(shí)間間隔

B.位移

C.加速度

D.平均速度3.小明以同一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定頻率下，測量小車?yán)瓌蛹垘Ъ?、乙、丙、丁的運(yùn)動速度，每次車子都是自右向左運(yùn)動，四段紙帶的長度都相同。則下列敘述哪些是正確（）

A.紙帶甲打點(diǎn)均勻，表示車子的速度一定

B.紙帶乙顯示的平均速度最大

C.紙帶丙表示的速度越來越小

D.紙帶丁表示小車的速率越來越大4.用接在50Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，測定小車速度，某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，如下圖所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每五個(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、l、2、3、4……，量得0與