1.4实验：用打点计时器测速度.doc

152010高效课堂 高一物理导学案1.4实验：用打点计时器测速度教学目标（1）了解两种打点计时器的构造、工作原理和使用方法。（2）知道两种计时器打点的时间间隔都是由电源的频率决定的。如果电源的频率为50Hz，则每隔0.02s打一个点。（3）学会利用纸带研究物体的运动情况，计算瞬时速度。教学重点: 两种打点计时器的构造；纸带数据处理及瞬时速度的计算。教学难点：数据处理和计算。教学过程： 一、 自主学习（一）对打点计时器的认识电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。当接通6 V以下低压交流电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。当接通220 V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为50 Hz时，它也是每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02 s。电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。说明：电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，打点的时间间隔都是0.02 s，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。 电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图乙所示。甲 乙（二）.打点计时器的使用实验步骤： 把打点计时器固定在桌子上，按照要求装好纸带。打点计时器接交流电源。接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出了一行小点，随后立即关闭电源。取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点，如果共有n个点，那么点的间隔数为n-1个，则纸带的运动时间t0.02（n-1） s。用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点n间的距离。 利用公式v=x/t计算出纸带在这段时间内的平均速度。（三）注意事项：（1）打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。（2）使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放物体。（3）释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。（4）使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。（二）例题展示【例1】电磁打点计时器是一种使用_交流_电源的计时仪器，它的工作 电压是_小于6_ V，当电源频率是50 Hz时，它每隔0.02_ s打一 次点。使用打点计时器时，纸带应穿过_限位孔_，复写纸应套在 _定位轴_上，并要放在纸带的_上_面；应把_低压交流_电源用导线接 在_接线柱_上；打点时应先_接通电源_，再让纸带运动。 变式训练1、使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：在如下基本步骤中，正确的排列顺序为_ ABDEC _。A.把电火花计时器固定在桌子上B.安放纸带C.松开纸带让物体带着纸带运动D.接通220 V交流电源E.按下脉冲输出开关，进行打点在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在_纸盘轴_上， 还要检查_墨粉纸盘_是否夹在纸带之间。 【例2】打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图1-4-4所示，纸带在A、C间的平均速度为_0.35_ m/s，在A、D间的平均速度为_0.42_ m/s,B点的瞬时速度更接近 于_0.35_ m/s。当堂反馈：1、电磁打点计时器是一种使用_交流_(交流?直流?)电源的_计时_仪器，它的工作电压是_46_伏特。当电源频率是50赫兹时，它每隔_0.02_s打一次点。2、根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是( AB )A.时间间隔 B.位移 c.加速度 D.平均速度。3、关于计数点的下列说法中，哪些是正确的? ( A B D )A.用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差。B.相邻计数点间的时间间隔应是相等的。 C.相邻计数点间的距离应当是相等的。D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。4、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有 ( A D )A.每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10秒。B.每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O.08秒。C.每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08秒。D.每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10秒。E.每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08秒。5、打点计时器振针打点的周期，决定于： ( B )A.交流电压的高低。 B.交流电的频率。 C.永久磁铁的磁性强弱。 D.振针与复写纸的距离。课后作业：1.关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是( CD )A打点计时器应用交流电源，交流电频率为50HzB纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的上面C要先通电，后释放纸带，纸带通过后立即切断电源D为减小摩擦，每次测量应先将纸带理顺2运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录（ ABD ）A物体运动的时间 B物体在不同时刻的位置C物体在不同时刻的速度D物体在不同时间内的位移3手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm，则（ C ）A手运动的平均速度为0.03m/s B手运动的平均速度为1.5m/s来源:学#科#网Z#X#X#KC手运动的平均速度为1.8m/s D手运动的平均速度为180m/s4在使用电磁打点计时器时，有时发现计时器的打点周期不稳定，其原因可能是（ B ）A交流电源的电压不稳定 B交流电源的频率不稳定C永久磁铁的磁性太弱 D振片的固有频率与交流电源的频率有偏差5根据打点计时器打好的纸带，可以从纸带上直接得到的物理量是（ ABCD ）A时刻 B时间 C位置 D位移 E平均速度6根据打点计时器打好的纸带，通过适当的计算可以得到的物理量是（ E ）A时刻 B时间 C位置 D位移 E平均速度7打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕（ ABD ）A点痕记录了物体运动的时间B点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况 8某同学用电磁打点计时器做实验时，在纸带上留下的不是圆点，而是一列短线，这可能是因为( C )A打点计时器错接在直流电源上B电源频率不稳定C打点的振针压得过紧 D打点的振针压得过松9如图1所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动（B）A B图110某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图3所示,图中O点为纸带的第一个点，接下来的前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,推测纸带的运动是加速还是减速？在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是多大？ B点的瞬时速度为多大？OAB1.30CDEFG3.456.3410.0814.4019.55单位:cm图310. 见解析 解析：从A点开始每打五个点取一个计数点，计数点间只有5个间隔，则计数点间运动的总时间为t=0.025s=0.1s，每隔0.1s纸带运动的位移分别是2.15cm、2.89cm、3.74cm、4.32cm、5.15cm，说明纸带作加速运动A、F间纸带运动的平均速度为B点的瞬时速度可以用AC、AD、AE或AF段的平均速度表示，其中AC段的平均速度最接近B点瞬时速度11.图4是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一条纸带根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度