4《實驗：用打點計時器測速度》

第4節(jié)實驗：用打點計時器測速度胡哥制作電磁打點計時器電火花打點計時器

一、打點計時器：１.電磁打點計時器：

N

S+-N-+S接線柱線圈振片振針永久磁鐵底座限位孔定位軸1、電磁打點計時器（1）原理

（2）構(gòu)造

（3）工作電壓：6V以下直流？

交流？二.電火花計時器：2.電火花計時器（1）構(gòu)造：

（2）原理：脈沖電流經(jīng)

放電針、

墨粉紙盤放電（3）工作電壓：220V尖端放電兩種打點計時器

板書電火花計時器構(gòu)造:電源插頭、脈沖輸出開關(guān)、正負脈沖輸出、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:計時注意事項: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計時器構(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:計時注意事項: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打點頻率相同1.打點方式不同電磁打點計時器：利用振動的振針打點電火花計時器：利用火花放電打點2.電源電壓不同電磁打點計時器：6V以下交流電電火花計時器：220V交流電3.振針打點時與紙帶接觸，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動兩種電磁打點計時器的共同點與不同點

電火花計時器比電磁打點計時器優(yōu)越處在于：1.電火花計時器阻力小，更準確

2.電火花計時器打出的點，點跡清晰，成圓點狀，更容易辨認。

打點計時器的作用（1）測時間

(電源頻率50Hz，每隔___秒打一個點)

（2）測位移（3）研究紙帶→研究物體運動操作步驟（1）固定打點計時器。（2）安裝紙帶（3）啟動電源后，拉紙帶，隨后立即關(guān)閉電源

（4）取下紙帶，從能看清的某個點開始，往后數(shù)若干個點。由此數(shù)出n個點，計算出紙帶從第一個點到第n點的運動時間（5）用刻度尺測量第一個點到第n個點的距離（6）計算平均速度（7）測量瞬時速度當△t非常非常小，△x/

△t可看作某時刻（某位置）的瞬時速度0ABCDE紙帶的處理——1.測平均速度

△t

＝？△x

＝？疏密與速度的關(guān)系（1）需測量的量：（2）關(guān)系式：

測速原理（1）研究紙帶→研究物體運動

（2）“點”：物體某個時刻的位置（3）“點距”：物體在相應(yīng)時間間隔內(nèi)的位移大?。?）時間間隔：電源頻率50Hz，每隔______秒打一個點0.02△t/S△x/m2-40-23-42-31-20-1區(qū)間表1手拉紙帶在幾段時間中的位移和平均速度)/(1-·smv01234三.如何測出E點的瞬時速度？DFDFDF原則：準確性可行性0123△x0△x1△x2△x3表2手拉紙帶在幾個時刻的瞬時速度位置0123t/sv/s012Δx0.08sΔx0.06sΔx0.04s012345678910cm四.用圖像表示速度1、圖像特點：直觀2、常用作圖法（1）描點作圖（2）據(jù)函數(shù)關(guān)系式作圖3、作圖步驟（1）建系（2）描點（3）作圖少了什么？四.用圖像表示速度1、圖像特點：直觀2、常用作圖法（1）描點作圖（2）據(jù)函數(shù)關(guān)系式作圖3、作圖步驟（1）建系（2）描點（3）作圖4、速度－時間圖像（v-tgraph）手是如何運動的？t30tv

t1v1t2v-t圖象中速度的正負表示物體的運動方向試分析物體的運動情況tOVtOVtOVtOV【實戰(zhàn)演練】1.電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定__________內(nèi)__________的儀器．使用_________電源，工作電壓在6V以下當電源的頻率是__________時，它每隔0.02s打一個點．通電以前，把紙帶穿過__________，再把套在軸上的__________壓在紙帶的上面．時間位移交流50Hz限位孔復(fù)寫紙2．電火花計時器的計時原理與電磁打點計時器相同，不過在紙帶上打點的不是振針和復(fù)寫紙，而是__________和__________(如下圖)．這種計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力比較__________，實驗誤差也就比較____．電火花墨粉小小時間位移6V0.02s墨粉紙盤220V0.02s桌子墨粉紙盤脈沖輸出開關(guān)紙帶關(guān)閉3.打點計時器使用方法：安裝好器材，啟動電源，用手__________地拉動紙帶，紙帶上就打下了一行小點，隨后__________電源．取下紙帶，從較清晰的某一點開始，數(shù)出n個點，則從第一個點到第n個點的運動時間Δt＝__________，用______測量出第一個點到第n個點的距離Δx.水平立即關(guān)閉（n-1）T刻度尺4.測量瞬時速度的方法，如下圖所示．根據(jù)D、F兩點的位移Δx和時間Δt，算出紙帶在這兩點間的平均速度__________．用這個平均速度代表紙帶經(jīng)過E點的__________．瞬時速度5.速度—時間圖象在方格紙上建立直角坐標系，用縱坐標表示物體運動的__________，用橫坐標表示__________，根據(jù)表中各時刻的速度．將__________作為一組坐標在圖象中__________，將點連線后得出的圖象稱為速度—時間圖象(v－t圖象)，簡稱__________．速度時間（t，v）瞬時速度速度圖像6.運動的物體帶動紙帶被打點計時器打上一系列的點,這些點的距離不一定相等,但這些點能說明

A．運動物體在一段時間內(nèi)的位移B．運動物體在一段時間內(nèi)的運動快慢C．運動物體在某時刻的位置D．運動物體的運動性質(zhì)

(ABCD)7.通過打點計時器得到的一條紙帶上的點子不均勻,下列判斷正確的是A．點子密集的地方物體的運動速度比較大B．點子密集的地方物體的運動速度比較小C．點子不均勻說明物體在做變速運動D．點子不均勻說明打點計時器有故障

(BC)8.在你練習(xí)使用打點計時器時,小車拖動紙帶并在上面打下一系列的小點,根據(jù)你所打出紙帶,在判斷紙帶表示的運動是勻速直線運動還是變速直線運動時(

)A．應(yīng)通過測量紙帶表示的運動的全程來判斷B．必須通過計算任意兩點間的平均速度來判斷C．必須通過計算全程的平均速度來計算D可以通過測量每相鄰兩點間的距離,看其是否相同來判斷D9.在使用電磁打點計時器以前應(yīng)檢查以下哪些方面的內(nèi)容 (

)A．所用電源是否符合要求B．紙帶是否平整C．打點周期的等時性是否良好D．復(fù)寫紙安裝是否正確ABCD解析：選用合適的電源，是保證打點計時器安全、正常工作的前提；紙帶是否平整，影響到紙帶運動時受到的阻力，紙帶平整時阻力比較小；打點周期性是否良好直接決定著實驗結(jié)果的誤差大?。粡?fù)寫紙的安裝是否正確，影響著打點的清晰度．根據(jù)以上分析可見，四個選項的內(nèi)容都是實驗前應(yīng)該檢查的．10.在使用打點計時器時，有關(guān)以下注意事項或?qū)嶒灢僮?，正確的內(nèi)容是(

)

A．每打完一列點跡就要切斷電源B．不要移動圓形復(fù)寫紙片的位置C．紙帶一定要從兩限位孔穿過，并且壓在復(fù)寫紙的下面D．側(cè)向移動限位孔位置，在一條紙帶上可以打出兩列點，這樣能夠提高紙帶的利用率ACD解析：每打完一列點就要切斷電源，是為了防止線圈過熱而損壞；圓形復(fù)寫紙是套在定位軸上的，定位軸可以移動，每打完一列點后移動一下定位軸，以充分利用復(fù)寫紙的各個部位，可保證打點清晰；限位孔也可以側(cè)向移動，但在移動時要保證兩限位孔縱向?qū)R，移動后要把螺釘擰緊．正確答案是A、C、D.11.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ABD解析：打點計時器的振針打點的頻率一定(50Hz)，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??；如果紙帶減速運動，點跡變密．12.當紙帶與運動物體相連接時，打點計時器在紙帶上打出點痕，下列關(guān)于紙帶上點痕的說法中正確的是(

)

A．點痕記錄了物體運動的時間B．點痕記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內(nèi)的位移C．點痕在紙帶上的分布情況反映了物體的質(zhì)量和形狀D．紙帶上點痕的分布情況反映了物體的運動情況

ABD解析：點痕可以記錄物體的運動時間，相鄰兩點之間的時間間隔為0.02s，只要在紙帶上數(shù)出間隔數(shù)n，就可以求出運動的時間間隔n×0.02s，所以A正確；物體的始末位置可以用紙帶上對應(yīng)的點來表示，可以得出相應(yīng)時刻的位置，用刻度尺測量始末位置對應(yīng)點的距離，可以得出物體的位移，所以B正確；紙帶上點痕的疏密程度可以表示相應(yīng)時間內(nèi)通過的距離，所以可以表示物體運動的快慢，因此D正確；點痕可以反映物體的運動情況，但是不能反映物體的質(zhì)量和形狀，因此C錯誤．所以說法正確的是A、B、D.13.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？計算的依據(jù)是什么？你能算出打O、D點時間內(nèi)紙帶的平均速度嗎？為什么？答：14.下圖是一位同學(xué)利用電磁打點計時器打出的一條紙帶，相鄰點的時間間隔為0.02s，紙帶旁邊是一把最小刻度為1mm的直尺，試計算拖著紙帶做直線運動的物體：(1)在AC這段時間內(nèi)的平均速度；(2)在B點的瞬時速度．15.如圖所示是一個物體運動的v－t圖象，從以下三個方面說明它的速度是怎樣變化的．(1)物體是從靜止開始運動還是具有一定的初速度？(2)運動的方向是否變化？(3)速度的大小是否變化？怎樣變化？答案：(1)具有一定的初速度(2)變化(3)變化先變大，再不變，再變小，最后反向變大解析：(1)由題圖可知，在t＝0時v≠0，所以物體具有一定的初速度．(2)在0～t3這段時間內(nèi)，速度為正值，說明物體沿正方向運動，t3時刻以后，速度為負值，說明物體沿與正方向相反的方向運動，所以物體運動的方向發(fā)生了變化．(3)速度的大小發(fā)生變化，在0～t1時間內(nèi)逐漸增大，t1～t2時間內(nèi)速度大小不變，t2～t3時間內(nèi)速度逐漸減小，在t3時刻速度為零，在t3時刻以后，速度反向，但大小又在逐漸增大．規(guī)律總結(jié)：圖象能比較直觀地表達物理規(guī)律，對于v－t圖象應(yīng)把握好以下幾點：(1)判斷速度的正負，t軸上方，速度為正，表示物體沿正方向運動；t軸下方，速度為負，表示物體沿負方向運動．(2)圖象傾斜程度的理解：與t軸平行，則說明物體做勻速運動；在t軸上方且向上傾斜，則說明物體做加速運動，反之則為減速運動；在t軸下方且向上傾斜，則說明物體沿負方向做減速運動，反之則為沿負方向做加速運動．16.如圖為某一物體運動的v－t圖象，下列結(jié)論中正確的是(

)

A．O到A的速度變化比B到C的速度變化慢B．AB平行于時間軸，則物體在AB這段時間內(nèi)是靜止的C．O到A的速度方向與B到C的速度方向相反D．物體的位移越來越大AD解析：圖象BC段的傾斜程度大于OA段的傾斜程度，則說明BC段速度變化快，因此A對；AB平行于t軸，則說明在AB段物體做勻速運動；OA段與BC段都在t軸上方，物體的運動均為沿正方向運動，因此C錯D對．17．一個同學(xué)在使用電磁打點計時器做實驗時紙帶上沒有留下任何痕跡，這可能是因為(

)

A．交變電流的電壓不穩(wěn)定

B．打點計時器接在直流電源上

C．振針與紙帶的距離過大D．振針壓得過緊BC解析：交變電流的電壓不穩(wěn)定，只會使打點時的時間間隔不穩(wěn)定，不影響打點，故A錯；若直接接在直流電源上，不能正常工作，故不能打點；振針離紙帶過遠時振針接觸不到紙帶，打不上點；振針壓得過緊時打出的不是點而是短線，不會沒有痕跡．18．一同學(xué)從家中出發(fā)，沿平直的馬路以一定的速率走到郵局．發(fā)信之后，沿原路以相同的速率返回．設(shè)出發(fā)時方向為正方向，則下圖中能描述該同學(xué)運動情況的v－t圖象是(

)

解析：規(guī)定出發(fā)時方向為正方向，則返回時的速度必為負，故C錯；由于速率不變，故D錯；A圖表示兩個向相反方向運動的物體的v－t圖，故A錯．19．打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖所示，紙帶上A、C兩點對應(yīng)的時間為__________s，紙帶在A、C間的平均速度為__________m/s.在A、D間的平均速度為__________m/s.二者之間B點的瞬時速度更接近于__________m/s.0.040.350.430.35AB圖2答案

(1)0.68m/s

(2)0.83m/st/s05101520253035404550v/(km·h－1)20304050505050352050答案

(1)10

50

15

(2)見解析(3)能35km/h圖3答案見解析答案

見解析圖4BCA．先做加速運動，后做減速運動，速度方向相同B．先做加速運動，后做減速運動，速度方向相反C．先做減速運動，后做加速運動，速度方向相同D．先做減速運動，后做加速運動，速度方向相反圖5A圖6A．物體在第1s末運動方向發(fā)生變化B．第2s內(nèi)、第3s內(nèi)的速度方向是相同的C．物體在第2s內(nèi)返回出發(fā)點，向反方向運動D．在這7s內(nèi)物體的位置始終不會為負值

D圖

7BC

ABDECA中應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶D中取下紙帶前應(yīng)先斷開電源BECAD圖90tv

32.一物體的v-t圖如下所示，則下列說法正確的是A.物體做曲線運動B.物體做直線運動C.物體做往復(fù)運動D.物體一直向一個方向運動

33.

電磁打點計時器的工作電壓是________，電火花計時器的工作電壓是________，當電源頻率是50Hz時，它們每隔________s打一次點．使用電磁打點計時器時，紙帶應(yīng)穿過________，復(fù)寫紙要放在紙帶的__________面；打點時應(yīng)先________，穩(wěn)定后，再讓紙帶運動．【精講精析】打點計時器分為兩種，電磁打點計時器使用低壓交流電源，而電火花計時器使用220V交流電，電源頻率為50Hz時，每隔0.02s打一個點，電磁打點計時器靠振針和復(fù)寫紙打點，紙帶應(yīng)穿過限位孔，放在復(fù)寫紙下面，拉動紙帶前，應(yīng)先接通電源．【答案】

6V以下