高中物理实验大全第02讲用打点计时器研究匀变速运动

1、电磁打点计时器电磁打点计时器电火花计时器电火花计时器两种打点计时器两种打点计时器振片振片振针振针接线接线柱柱线圈线圈永久永久磁铁磁铁限位限位孔孔纸带纸带定位定位轴轴复写复写纸纸1 1、电磁打点计时器（视频）、电磁打点计时器（视频）（1 1）构造）构造工作电压：工作电压：6V6V以下交流电。以下交流电。NSNSSNSNSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSN S 1 1、电磁打点计时器、电磁打点计时器（2 2）原理）原理 打点计时器的线圈中通入打点计时器的线圈中通入50HZ50HZ的交流电时，电流的交流电时，电流1 1秒钟秒钟改变改变100100次方向，振片相当于一个磁极不断变化的电磁铁，次方

2、向，振片相当于一个磁极不断变化的电磁铁，当左端为当左端为N N极时，振片被永久磁铁的极时，振片被永久磁铁的S S极吸引向下运动；当左极吸引向下运动；当左端为端为S S极时振片被永久磁铁的极时振片被永久磁铁的N N极吸引向上运动，振片极吸引向上运动，振片1 1秒钟秒钟震动震动5050次，振针次，振针0.02S0.02S打一个点。打一个点。（1 1）构造：）构造：（2 2）原理：）原理： 脉冲电流经放电针、脉冲电流经放电针、 墨粉纸盘放电墨粉纸盘放电（3 3）工作电压：工作电压：220V220V2 2、电火花计时器（视频）、电火花计时器（视频）ABCD（1 1）测时间）测时间 ( (电源频率电源频

3、率50Hz50Hz，每隔，每隔_秒打一个点秒打一个点) )（2 2）测位移）测位移（3 3）研究纸带）研究纸带 研究物体运动研究物体运动3 3、打点计时器的作用、打点计时器的作用电磁打点计时器使用什么电源电磁打点计时器使用什么电源? ?电压多高电压多高? ? 使用打点计时器要求先接通电源，后释放纸带使用打点计时器要求先接通电源，后释放纸带? ?还是先释放纸带后接通电源还是先释放纸带后接通电源? ? “ “每每5 5个点取一个计数点个点取一个计数点”周期为多少周期为多少? ?想一想想一想 交流电源；交流电源；4 4- -6V6V先接通电源，后释放纸带。先接通电源，后释放纸带。0.020.025=

4、0.1S5=0.1S 例例1 1、某同学在做练习使用电磁打点计时器时，某同学在做练习使用电磁打点计时器时，接通打点计时器的电源，打点计时器的振片开始振接通打点计时器的电源，打点计时器的振片开始振动，但打不出点子，其可能原因是：动，但打不出点子，其可能原因是： （1 1） ， （2 2） ， （3 3） 。振针太短，打不到纸带上振针太短，打不到纸带上复写纸放反了，有墨的面应向下复写纸放反了，有墨的面应向下复写纸不转动，振针始终打在复写纸的同一点上复写纸不转动，振针始终打在复写纸的同一点上 例例2 2、某同学在做练习使用电磁打点计时器时，某同学在做练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点而是

5、一些短线，这可能是由纸带上打出的不是圆点而是一些短线，这可能是由于：于： A A、打点计时器错接在直流电源上、打点计时器错接在直流电源上 B B、电源电压不稳定、电源电压不稳定 C C、电源频率不稳定、电源频率不稳定 D D、打点计时器的振针压得过紧、打点计时器的振针压得过紧例例3 3、打点计时器振针打点的周期取决于打点计时器振针打点的周期取决于A A交流电压的高低交流电压的高低 B B交流电的频率交流电的频率C C永久磁铁磁性的强弱永久磁铁磁性的强弱 D D振针与复写纸间的距离振针与复写纸间的距离 需要哪些仪器？需要哪些仪器？ 打点计时器、学生电源、导线、试验小车、打点计时器、学生电源、导线

6、、试验小车、细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板细绳、纸带、复写纸、带滑轮长木板实验器材实验器材实验步骤实验步骤木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路计时器固定，连接好电路穿纸带；挂钩码。穿纸带；挂钩码。先接通电源，然后放开小车，让小车拖先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。换纸带，加钩码，再做二次换纸带，加钩码，再做二次. .注意事项注意事项数据处理数据处理问题一：怎样选取纸带上的点？问题一：怎样选取纸带上的点？五、数据处理五、数据处理问题二：如何计算出所取点的瞬时速度？问题二

7、：如何计算出所取点的瞬时速度？202tvvvv 做匀为变速直线运动的物体在一段时间内的做匀为变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度。Tssvc232位置位置0123时刻时刻t/s0.000.100.200.30速度速度v/ms-10.300.400.500.60五、数据处理五、数据处理问题三：问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？1 1、将实验数据填入设计好的表格中。、将实验数据填入设计好的表格中。五、数据处理五、数据处理问题三：问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？1 1、将实验数据填

8、入设计好的表格中。、将实验数据填入设计好的表格中。2 2、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系、根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）（让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积）3 3、描点：观察和思考点的分布规律。、描点：观察和思考点的分布规律。4 4、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些、拟合：从点的分布可以有很大把握地说这些点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多点应该在一条直线上，用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。在直线两侧。五、数据处理五、数据处理问题三：

9、问题三：如何处理计算出来的数据？如何处理计算出来的数据？ 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.10 0 0.20 0.30. 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.10 0 0.20 0.30图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？图像跟纵轴的交点表示什么？图像的倾斜程度表示什么？三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程三次实验在同一坐标纸上可以作出三条直线，为什么倾斜程度不同？度不同？思考思考五、数据处理五、数据处理问题四：问题四：如何求加速度？如何求加速度？（视频）（视频）1 1、用加速度的定义式求加速度、用加速度

10、的定义式求加速度tvva0Tssvc232TssvB221tvvaBC五、数据处理五、数据处理问题四：问题四：如何求加速度？如何求加速度？2 2、用速度位移公式求加速度、用速度位移公式求加速度Svva2220Tssvc232TssvB221SvvaBC222五、数据处理五、数据处理问题四：问题四：如何求加速度？如何求加速度？3 3、用匀变速运动规律求加速度、用匀变速运动规律求加速度22312aTssssS 做匀为变速直线运动的物体在相邻的相等的做匀为变速直线运动的物体在相邻的相等的时间间隔内的位移之差为恒量。时间间隔内的位移之差为恒量。五、数据处理五、数据处理问题四：问题四：如何求加速度？如何

11、求加速度？4 4、用、用“逐差法逐差法”求加速度求加速度2143aTSS2253aTSS2363aTSS21234569)()(TSSSSSSa五、数据处理五、数据处理问题四：问题四：如何求加速度？如何求加速度？5 5、用、用v-tv-t图象法求加速度图象法求加速度 先根据求出打第先根据求出打第n n个点时纸带的即时速度，后做出个点时纸带的即时速度，后做出v-tv-t图，图线的斜率即为物体运动的加速度。图，图线的斜率即为物体运动的加速度。v vt tv vt t1 1V V1 1t t2 2V V2 2t t0 0tva 例例4 4、某同学在用打点计时器测定匀变速直线运某同学在用打点计时器测定

12、匀变速直线运动的加速度时动的加速度时, ,得到如图所示的纸带得到如图所示的纸带, ,他舍弃密集点后他舍弃密集点后, ,从从O O点开始如图所示选取计数点点开始如图所示选取计数点, ,则每两个计数点的时则每两个计数点的时间间隔为间间隔为_秒秒, ,测得测得OA=3.20cm,DE=9.72cm,OA=3.20cm,DE=9.72cm,则物则物体运动的加速度为体运动的加速度为_m/s_m/s2 2A B C D E00.060.064.53 例例5 5、某同学在测定匀变速运动的加速度时，得到了几某同学在测定匀变速运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已知每条纸带上每条较为理想的纸带，已知每条纸

13、带上每5 5个点取一个计数点，个点取一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为即两计数点之间的时间间隔为0.1s0.1s，依打点先后编为，依打点先后编为0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，由于不小心，纸带被撕断了，如图所示，请，由于不小心，纸带被撕断了，如图所示，请根据给出的根据给出的A A、B B、C C、D D四段纸带回答（填字母）四段纸带回答（填字母） （1 1）在）在B B、C C、D D三段纸带中选出从纸带三段纸带中选出从纸带A A上撕下的那段应该上撕下的那段应该是是 。 （2 2）打纸带）打纸带A A时，物体的加速度大小是时，物体的加速度大小是 m/sm/s2 2。2014

14、54545 30.0cm 38.0cm 48.1cm 54.0cm 62.2cmABCDD8.0例例6 6、在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下数点瞬时速度如下 计数点序号计数点序号1 12 23 34 45 56 6计数点对应的时刻（计数点对应的时刻（s s）0.100.100.200.200.300.300.400.400.500.500.600.60通过计数点的速度（通过计数点的速度（cmcms s）44.044.062.062.081.081.0100.0100.0110.0110.0168.0168.0为了计算加

15、速度，最合理的方法是（为了计算加速度，最合理的方法是（ ） A A根据任意两计数点的速度用公式算出加速度根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B B根据实验数据画出根据实验数据画出v vt t图，量出其倾角，由公式图，量出其倾角，由公式a a = tg= tg求出加速度求出加速度C C根据实验数据画出根据实验数据画出v vt t 图，由图线上相距较远的两点所图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式对应的速度、时间，用公式 算出加速度算出加速度D D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度小车的加速度 tva/

16、例例7 7、在在探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律的实验中，的实验中，某同学的操作有以下步骤某同学的操作有以下步骤 A A拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源接通电源 B B将打点计时器固定在平板上，并接好电路将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码当重的钩码 D D取下纸带取下纸带 E E将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 其中错误或遗漏

17、的步骤有（遗漏步骤可编上序号其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G G、H H ） 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。 解析：（解析：（1）A中应先通电，再放纸带。（中应先通电，再放纸带。（2）D中取下纸带前中取下纸带前应先断开电源。（应先断开电源。（3）补充步骤）补充步骤F：换上新纸带，重复三次。：换上新纸带，重复三次。 步骤顺序为：步骤顺序为：BECADF 例例8 8、在做在做“研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了点计时器打下的纸带，并在其上取了A A、B

18、B、C C、D D、E E、F F等等6 6个计数点（每个计数点（每相邻两个计数点间还有相邻两个计数点间还有4 4个打点计时器打下的点，本图中没有画出）打点个打点计时器打下的点，本图中没有画出）打点计时器接的是计时器接的是220V220V、50Hz50Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上，的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点其零刻度和计数点A A对齐。对齐。 按照有效数字的读数规则读出相邻计数点按照有效数字的读数规则读出相邻计数点ABAB、BCBC、CDCD、DEDE、EFEF间的间的距离距离s s1 1、s s2 2、s s3 3、s s4 4、s s5 5，它

19、们依次为，它们依次为_ cm_ cm、_cm_cm、_cm_cm、_cm_cm、_cm._cm.012345678910 A B C D E F1.001.401.842.262.670.120.120.160.160.210.210.250.25由以上数据计算打点计时器在打由以上数据计算打点计时器在打B B、C C、D D、E E各点时各点时, ,物体的即时速度物体的即时速度v vB B、v vC C、v vD D、v vE E依次是依次是_m/s_m/s、_m/s_m/s、_m/s_m/s、_m/s. _m/s. 如果当时电网中交变电流的频率是如果当时电网中交变电流的频率是f f=49Hz

20、,=49Hz,而做实验的同学并不知道而做实验的同学并不知道, ,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_._.理由是理由是: :大大 实际周期大于实际周期大于0.02s0.02s，由，由a a= =ss/ /T T2 21/1/T T2 2，可知：实际加，可知：实际加速度小于加速度的测量值。速度小于加速度的测量值。 用光电门测瞬时速度用光电门测瞬时速度 s/mt/sAA1A2T1T2T3A3 当所取位移当所取位移 X X足够小时，即当足够小时，即当 t t 0 0时，在测量仪时，在测量仪器精确度内的，所得的平均速度就等于瞬时速度。即

21、：物器精确度内的，所得的平均速度就等于瞬时速度。即：物体在某时刻的瞬时速度等于从这一时刻起足够短时间内的体在某时刻的瞬时速度等于从这一时刻起足够短时间内的平均速度。平均速度。 txv平均速度平均速度 当当 时：时：0tvv 小桶小桶光电门光电门滑块滑块挡光板挡光板进气口进气口加重块加重块光电门光电门气垫导轨装置介绍（视频）气垫导轨装置介绍（视频）气垫导轨装置气垫导轨装置滑块和挡光片滑块和挡光片 光电门光电门 电脑计时器电脑计时器 数字计时器介绍（视频）数字计时器介绍（视频）用数字计时器测气垫导轨上滑块的即时速度（视频）用数字计时器测气垫导轨上滑块的即时速度（视频）用数字计时器测气垫导轨上滑块的

22、用数字计时器测气垫导轨上滑块的加速度加速度（视频）（视频）0000物理学与人类文明01第一章：运动的描述第一章：运动的描述0101质点参考系和坐标系060102时间和位移110103运动快慢的描述速度140104实验：用打点计时器测速度170105速度变化快慢的描述加速度1 210106速度变化快慢的描述加速度2 230107运动的描述单元复习 25第二章：匀变速直线运动的研究第二章：匀变速直线运动的研究0201实验：探究小车速度随时间变化的规律300202匀变速直线运动的速度与时间的关系330203匀变速直线运动的位移与时间的关系360204匀变速直线运动的位移与速度的关系390205自由落

23、体运动410206伽利略对自由落体运动的研究450207直线运动中的图像470208追及与相遇问题510209匀变速直线运动的研究单元复习(一) 530210匀变速直线运动的研究单元复习(二) 560211匀变速直线运动的研究单元复习(三) 58第三章：相互作用第三章：相互作用0301重力 基本相互作用 600302弹力630303摩擦力(一) 660304摩擦力(二) 690305力的合成 740306力的分解(一) 770307力的分解(二) 810308受力分析 840309正交分解法870310相互作用单元复习(一) 900311相互作用单元复习(二) 930312相互作用单元复习(三

24、) 96第四章：牛顿运动定律第四章：牛顿运动定律0401牛顿第一定律980402实验：探究加速度与力、质量的关系 1030403牛顿第二定律 1070404力学单位制 1100405牛顿第三定律 1130406用牛顿运动定律解决问题 1170407共点力作用下物体的平衡 1200408超重和失重 1220409斜面体问题例析 1250410连接体问题例析 1260411轻弹簧瞬态问题例析 1270412皮带传动问题例析 129物理必修物理必修课件集目录课件集目录第五章：曲线运动第五章：曲线运动0501曲线运动010502质点在平面内的运动060503运动的合成与分解实例分析120504抛体运动

25、的规律170505实验：研究平抛运动21 0506平抛运动规律的应用（一）250507平抛运动规律的应用（二）290508平抛运动规律的应用（三）330509圆周运动380510向心加速度430511向心力480512生活中的圆周运动（一）510513生活中的圆周运动（二）550514圆周运动的运动学特征590515水平面内的圆周运动630516竖直平面内的圆周运动66第六章：万有引力与航天第六章：万有引力与航天0601行星的运动690602开普勒行星运动定律的应用720603太阳与行星间的引力760604万有引力定律790605万有引力理论的成就840606宇宙航行880607经典力学的局限

26、性930608万有引力基本概念辨析960609万有引力定律的应用 100第七章：机械能及其守恒定律第七章：机械能及其守恒定律0701追寻守恒量 1030702功 1060703功的计算 1100704功率 1150705汽车两种起动问题的研究 1180706重力势能 1210707探究弹性势能的表达式 1250708实验：探究功与速度变化的关系 1290709动能和动能定理 1340710动能定理的应用 1380711机械能守恒定律 1430712实验：验证机械能守恒定律 1460713能量守恒定律与能源 1500714功的计算应注意的几个问题 1530715变力做功求解五法 1570716动

27、能定理对多过程的整体运用 1610717动能定理对多物体的整体运用 166物理必修物理必修课件集目录课件集目录第一章：静电场第一章：静电场0101电荷及其守恒定律010102库仑定律150103库仑定律的应用100104电场强度150105电场线200106电势能250107电势 300108电势差350109电势差与电场强度的关系400110静电现象的应用450111电容器的电容（一）500112电容器的电容（二）550113带电粒子在电场中的运动(一) 600114带电粒子在电场中的运动(二) 650115带电粒子在电场中的运动(三) 70第二章：恒定电流第二章：恒定电流0201电源和电流

28、750202电动势800203欧姆定律850204实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线900205串联电路和并联电路 950206电压表和电流 100 0207伏安法测电阻1050208焦耳定律1100209电阻定律 1150210长度的测量 1200211探究导体电阻与材料的关系1250212闭合电路的欧姆定律 1300213电源的功率和效率 1350214实验：测定电池的电动势和内阻 400215多用电表 1450216简单的逻辑电路 150第三章：磁场第三章：磁场0301磁现象和磁场1550302磁感应强度1600303几种常见的磁场(一) 1650304几种常见的磁场(二) 1700305磁

29、场对通电导线的作用力(一) 1750306磁场对通电导线的作用力(二) 1800307磁场对运动电荷的作用1850308带电粒子在匀强磁场中的运动190物理选修物理选修3-13-1课件集目录课件集目录第四章：电磁感应第四章：电磁感应0401划时代的发现 010402探究电磁感应产生的条件 150403楞次定律 100404楞次定律的应用 150405法拉第电磁感应定律 200406切割磁感时的感应电动势 250407电磁感应规律的应用（1）300408电磁感应规律的应用（2）350409互感和自感 400410涡流 电磁阻尼和电磁驱动45第五章：交变电流第五章：交变电流0501交变电流 500502描述交变电流的物理量550503电感和电容对交变电流的影响 600504变压器650505电能的输送75第六章：传感器第六章：传感器0601传感器及其工作原理800602传感器的应用（一）850603传感器的应用（二）900604传感器的应用实验95物理选修物理选修3-23-2课件集目录课件集目录第十一章：电磁感