人教版必修1第一章运动的描述1.4实验：用打点计时器测速度(38张PPT)

1、一、实验目的一、实验目的(1)了解打点计时器的结构、原理及使用方法。了解打点计时器的结构、原理及使用方法。(2)学会用打点计时器测量物体的速度。学会用打点计时器测量物体的速度。(3)能利用能利用v-t图象分析实验数据，描述物体的运动。图象分析实验数据，描述物体的运动。 0.02s电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别1.打点方式不同：打点方式不同：电磁打点计时器：电磁打点计时器：利用振动的振针打点利用振动的振针打点电火花计时器：电火花计时器：利用火花放电打点利用火花放电打点3.振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍振针打点时与纸带接触，会对纸带产生

2、阻碍作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动电磁打点计时器：电磁打点计时器：46V以下交流电以下交流电电火花计时器：电火花计时器：220V交流电交流电2.电源电压不同：电源电压不同：打点频率相同打点频率相同 关于纸带的应用关于纸带的应用,下列说法正确的是下列说法正确的是( )A.用纸带可以较准确地读出时间用纸带可以较准确地读出时间B.利用纸带可以较准确地测出某点的瞬利用纸带可以较准确地测出某点的瞬时速度时速度C.利用纸带可以较准确地测出某段时间利用纸带可以较准确地测出某段时间内的平均速度内的平均速度D.为了较准确地测定某点速度为了较准确地测定某点速度,所取的

3、相所取的相应时间越短越好应时间越短越好ACAC01230.02s?s0.1s (2)利用利用v-t图象分析物体的运动：图象分析物体的运动： v-t图象：用横轴表示时间图象：用横轴表示时间t，纵轴表示速度纵轴表示速度v，建立直角坐标系。，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图即得到如图142所示的所示的v-t图象。图象。 v-t图象的意义。图象的意义。 v-t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹。并不是物体运动

4、的轨迹。 图图142 五、注意事项五、注意事项 (1)实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。 (2)使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。点稳定后再拉动纸带。 (3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 (4)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时

5、器时，应让纸带穿过纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。限位孔，压在复写纸下面。 (5)使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。应调整振针距复写纸的高度。 (6)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。即关闭电源。 (7)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到可先统一测量出各个测量点到起始测量点起始测量点

6、O之间的距离之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。读数时应估读到毫米的下一位。 六、误差分析六、误差分析 (1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成系统误利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成系统误差。为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移差。为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度。来求平均速度。 (2)测量计数点间的位移测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。的距离，再分别计算出各计数点间的距离。

7、(3)计数点间的时间计数点间的时间t搞错。几个计数点间的时间间隔搞错。几个计数点间的时间间隔为为t(n1)0.02 s，而非，而非tn0.02 s。 (4)作作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。合理，作图粗糙带来误差。 七、它案设计七、它案设计(常用测速度的方法常用测速度的方法) 除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量： 1借助传感器用计算机测速度借助传感器用计算机测速度图图143是一种运动传感器的原理，这个系统由是一种运动传感器的原理，这个系统由A、B两个小两个

8、小盒子组成，将红外线、超声波发射器盒子组成，将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收盒固定在小车上，接收传感器传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高。小等高。小车上车上A盒发射器对着接收器盒发射器对着接收器B，并处在同一直线上。将接收传，并处在同一直线上。将接收传感器感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数探测到的红外线、超声波到达的时间差等数图图143 2利用光电门测瞬时速度利用光电门测瞬时速度 实验装置如图实验装置如图144所示，使一辆小所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中

9、光电门，其中A管发出光线，管发出光线，B管接收光线。管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电图图144 3利用频闪照相分析计算物体的速度利用频闪照相分析计算物体的速度 频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中光，从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔会

10、用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1 s闪光一次，即每秒闪光闪光一次，即每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪灯次。当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。 图图145中是采用每秒闪光中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是时间就是0.1 s，这样便记录了物体运动的时间。物体运，这样便记录了物体运动的

11、时间。物体运动的位移则可以用尺子量出。动的位移则可以用尺子量出。图图145 与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹。因此，运动现的影像则相当于打点计时器打出的点迹。因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度的了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度的方法，两者都是一样的。方法，两者都是一样的。 例例1

12、电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器是一种使用_电源的计电源的计时仪器，它的工作电压为时仪器，它的工作电压为_V以下，当电源频率为以下，当电源频率为50 Hz时，每隔时，每隔_s打一个点；使用电磁打点计时器时，打一个点；使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过应将纸带穿过_，复写纸套在定位轴上，并要放在纸，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的带的_面；打点时应先面；打点时应先_，再让纸带运动。，再让纸带运动。 解析解析电磁打点计时器需要使用电磁打点计时器需要使用46 V的低压交流电的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上相邻两个点之源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上相邻两个点之间的时间

13、间隔为一个周期；使用电磁打点计时器时，纸带间的时间间隔为一个周期；使用电磁打点计时器时，纸带应穿过两个限位孔，复写纸套在定位轴上，纸带要放在复应穿过两个限位孔，复写纸套在定位轴上，纸带要放在复写纸的下面；打点时应先接通电源，再让纸带运动。写纸的下面；打点时应先接通电源，再让纸带运动。 答案答案交流交流 46 V 0.02两个限位孔上接通两个限位孔上接通电源电源 例例2打点计时器所用电源的频率为打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图146所示，纸带在所示，纸带在A、C间的平均速度为间的平均速度为_ m/s，在，在A、D间的平均速度为间的平均速度为_ m/s，B点的瞬时速度更接近于点的瞬时速度更接近于_ m/s。图图146答案答案0.350.420.35 例例3如图如图147所示，是一条利用打点计时所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，器打出的纸带，0，1，2，3，4，5，6是是7个计数点，个计数点，每相邻两个计数点之间还有每相邻两个计数点之间还有4个点未画出，各计数点到个点未画出，各计数点到0的距离如图所示。求出各计数点的瞬时速度并画出速的距离如图所示。求出各计数点