用打点计时器测速度（课堂PPT）

1、12第一章运动的描述第一章运动的描述学案学案4 4 实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度3 古时候由于生产力不发达，计时的方法是滴水法和回影法古时候由于生产力不发达，计时的方法是滴水法和回影法等原始的方法。随着科学技术的发展，今天的计时方法既有钟等原始的方法。随着科学技术的发展，今天的计时方法既有钟表等一般的计时器，又有精确度极高的光电计时器，在实验室表等一般的计时器，又有精确度极高的光电计时器，在实验室中我们用的是打点计时器，分为电磁打点计时器和电火花计时中我们用的是打点计时器，分为电磁打点计时器和电火花计时器，那么它们的工作原理、构造及使用是怎样的呢？器，那么它们的工作原理、构

2、造及使用是怎样的呢？4两种打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器5一一.认识打点计时器认识打点计时器接接4-6V交流电交流电 打点计时器是测量时间的仪器。接在打点计时器是测量时间的仪器。接在50H50Hz z的交流电源上时，相临两点的时间间的交流电源上时，相临两点的时间间隔为隔为0.02s0.02s。6 （1）原理 （2）构造 （3）工作电压：6V以下7 2、电火花计时器 （1）构造：工作电压为220伏 （2）原理： 脉冲电流经 放电针、 墨粉纸盘放电 8作用：记录运动物体在一定时间间隔内的位移作用：记录运动物体在一定时间间隔内的位移特点：使用电压在特点：使用电压在6V以下的交流电，电源的以下

3、的交流电，电源的频率是频率是50Hz，每隔，每隔0.02s打一个点。打一个点。不能长时间连续工作。不能长时间连续工作。、打点计时器的作用是什么？使用时有、打点计时器的作用是什么？使用时有什么特点？什么特点？、电磁打点计时器和电火花计时器打点有什、电磁打点计时器和电火花计时器打点有什么区别？么区别？ 电磁打点计时器是振针上下振动，通过复电磁打点计时器是振针上下振动，通过复写纸在纸带上打点。写纸在纸带上打点。 电火花计时器是电火花将墨粉蒸发到纸带电火花计时器是电火花将墨粉蒸发到纸带上打点。纸带运动受阻较小，实验误差较小。上打点。纸带运动受阻较小，实验误差较小。9 两种计时器的比较：电磁打点计时器电

4、磁打点计时器电火花计时器电火花计时器电源性质电源性质 6V以下交流电源220V交流电源打点频率打点频率 打点时间间隔0.02s，频率50hz打点时间间隔0.02s，频率50hz打点方式打点方式 振针通过复写纸在纸带上打点电火花放电使墨粉在纸带上成点阻力来源阻力来源 纸带与限位孔、限位盘的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦纸带与限位孔、限位盘的摩擦电火花计时器比电磁打点计时器更精确10二 、练习使用打点计时器1、操作步骤 （1）固定计时器 （2）穿纸带 （3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源2、纸带的简单处理 测平均速度 （1）需测量的量： （2）关系式：11 如何测出E点的瞬时速度？12三 、测

5、瞬时速度1 1、测量原理、测量原理 测量某一位置的瞬时速度，可以取测量某一位置的瞬时速度，可以取包含这一包含这一位置在内的一小段位移位置在内的一小段位移x x，测出这一段位移内的平均，测出这一段位移内的平均速度，用这个速度，用这个平均速度平均速度代表纸带经过代表纸带经过该位置的瞬时速度该位置的瞬时速度。2 2、测量几个时刻的瞬时速度、测量几个时刻的瞬时速度1314四四 、用图像表示速度用图像表示速度 1、图像特点：直观 2、常用作图法 （1）描点作图 （2）据函数关系式作图 3、作图步骤 （1）建系 （2）描点 （3）作图15 是折线，还是曲线（拟合）？16四 、用图像表示速度 1、图像特点：

6、直观 2、常用作图法 （1）描点作图 （2）据函数关系式作图 3、作图步骤 （1）建系 （2）描点 （3）作图 4、速度时间图像（v-t graph）17学点学点1 电磁打点计时器和电火花计时器电磁打点计时器和电火花计时器对打点计时器的认识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。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，振起来，

7、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，它每隔时，它每隔0.02 s打一点，打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为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，产发出的脉冲电流

8、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打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是间间隔也是0.02 s。18 电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁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

9、应地表示出运动物体在不同跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。时刻的位置。 说明说明：电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，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，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。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。所示。甲甲 乙乙图图1-4-11-4-11

10、9 实验步骤：实验步骤： 把打点计时器固定在桌子上，按照要求装好纸带。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。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，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。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，如果共有个点，如果共有n个点，那么点的间隔数为个点，那么点的间隔数为n-1个，则纸带的运动时间个，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

11、后一点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。间的距离。 利用公式利用公式v=x/t计算出纸带在这段时间内的平均速度。计算出纸带在这段时间内的平均速度。2.2.打点计时器的使用打点计时器的使用 说明：说明： 打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。仪器。 在使用前应了解它的结构，在使用时要遵照操作规程。在使用前应了解它的结构，在使用时要遵照操作规程。20 1【例例1 1】电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器是一种使用_电源的计时仪器，它的工作电源的计时仪器，它的工作 电压是电压是_ V V，当电源频率是，当电源频

12、率是5050 Hz Hz时，它每隔时，它每隔_ s s打一打一 次点。使用打点计时器时，纸带应穿过次点。使用打点计时器时，纸带应穿过_，复写纸应套在，复写纸应套在 _上，并要放在纸带的上，并要放在纸带的_面；应把面；应把_电源用导线接电源用导线接 在在_上；打点时应先上；打点时应先_，再让纸带运动。，再让纸带运动。 【解析】电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，使用低于电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，使用低于 V V低压低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上的两个点之间的时间间交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上的两个点之间的时间间隔为交流电的周期，使用打点计时器时，纸带应

13、穿过限位孔，复写纸套在隔为交流电的周期，使用打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，打点时要先接通电源再让纸带运动。定位轴上，打点时要先接通电源再让纸带运动。使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：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，正确的排列顺序为在如下基本步骤中，正确的排列顺序为_。 A.A.把电火花计时器固定在桌子上把电火花计时器固定在桌子上 B.B.安放纸带安放纸带 C.C.松开纸带让物体带着纸带运动松开纸带让物体带着纸带运动 D.D.接通接通220 V220 V交流电源交流电源 E.E.按下脉冲输出开关，进行打点按下脉冲输出开关，进行打点在安放纸

14、带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在_上，上， 还要检查还要检查_是否夹在纸带之间。是否夹在纸带之间。交流交流接通电源接通电源低于低于6 60.020.02限位孔限位孔定位轴定位轴上上低压交流低压交流接线柱接线柱纸盘轴纸盘轴墨粉纸盘墨粉纸盘A、B、D、E、C21 用打点计时器测量瞬时速度的方法与步骤：用打点计时器测量瞬时速度的方法与步骤： 把打点计时器固定在桌子上。把打点计时器固定在桌子上。 按照说明把纸带装好。按照说明把纸带装好。 启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一系列的点。启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一系列的点。随后立

15、即关闭电源。随后立即关闭电源。 取下纸带，从能够看清的某个点开始，每隔取下纸带，从能够看清的某个点开始，每隔0.1 s0.1 s，即每个，即每个点取个点取个“测量点测量点”标出，标出，如图，如图1-4-31-4-3所示。所示。学点学点2 用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度电磁打点计时器和电火花计时器的结构和原理。电磁打点计时器和电火花计时器的结构和原理。练习使用打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况。练习使用打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况。图图1-4-31-4-322 根据根据vx/t计算出计算出0，1，2，,5各点附近的平均速度，把各点附近的平均速度，把

16、它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，并记入下表中，点作为它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，并记入下表中，点作为计时起点，计时起点，t，便可看出手拉纸带运动的速度变化情况。，便可看出手拉纸带运动的速度变化情况。 说明说明： 在使用电磁打点计时器时把纸带穿过限位孔，把复写纸片压在纸在使用电磁打点计时器时把纸带穿过限位孔，把复写纸片压在纸带上，在使用电火花计时器时，把墨粉纸盘套在纸盘轴上。带上，在使用电火花计时器时，把墨粉纸盘套在纸盘轴上。 使用时，必须先通电，再拉动纸带。使用时，必须先通电，再拉动纸带。 测量瞬时速度在选择测量点测量瞬时速度在选择测量点0，1，2，5时，每隔时，每隔0.1s选择一

17、选择一个较好，方便计算；在选择位移个较好，方便计算；在选择位移x时，应包含上面这个点的一段位移。时，应包含上面这个点的一段位移。 用平均速度用平均速度v=x/t代替测量点的瞬时速度，选取的代替测量点的瞬时速度，选取的x越小（即越小（即t越短），平均速度越接近瞬时速度，误差越小。越短），平均速度越接近瞬时速度，误差越小。23【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,某次实验中得到的一条纸某次实验中得到的一条纸 带，用毫米刻度尺测量情况如图带，用毫米刻度尺测量情况如图1-4-4所示，纸带在所示，纸带在A、C间的平均速间的平均速 度为度为_ m/s，在，在A、D间的平

18、均速度为间的平均速度为_ m/s,B点的瞬时速度更点的瞬时速度更 接近接近 于于_ m/s。【答案】0.17 m/s0.350.420.35图图1-4-41-4-4用同一底片对着小球运动的路径每隔用同一底片对着小球运动的路径每隔0.1 s0.1 s拍一次照，得到的照片如拍一次照，得到的照片如图图1-4-51-4-5所示。求到间小球的平均速度。所示。求到间小球的平均速度。 2图图1-4-51-4-524学点学点3 用图象表示速度用图象表示速度 以速度以速度v为纵轴，时间为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据用打点计时为横轴建立直角坐标系，根据用打点计时器测出的各时刻的瞬时速度值，用描点法在坐标

19、系中描出各个点，再器测出的各时刻的瞬时速度值，用描点法在坐标系中描出各个点，再用平滑的曲线将各点连接起来，就得到一条能反映速度随时间变化关用平滑的曲线将各点连接起来，就得到一条能反映速度随时间变化关系的图线，描述速度系的图线，描述速度v与时间与时间t关系的图象，叫做速度关系的图象，叫做速度时间图象或时间图象或vt图象。图象。 说明说明： 匀速直线运动的图象是一条平行于匀速直线运动的图象是一条平行于t 轴的直线。匀速直线运动的速度轴的直线。匀速直线运动的速度大小和方向都不随时间变化，其大小和方向都不随时间变化，其vt图象如图图象如图1-4-6（1）所示。）所示。 从匀速直线运动的从匀速直线运动的

20、v-t图象不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位图象不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位移，据位移公式移，据位移公式x=vt，在速度图象中就对应着边长分别为，在速度图象中就对应着边长分别为v和和t的一块矩形面的一块矩形面积（图（积（图（2）中画斜线的部分）。）中画斜线的部分）。 从从v-t图上可以直观地看出速度随时间的变化情况。图上可以直观地看出速度随时间的变化情况。（1）（2）图图1-4-61-4-625【例例3】在研究物体做变速直线运动的实验中，根据实验数据算出了物在研究物体做变速直线运动的实验中，根据实验数据算出了物 体在各不同时刻的瞬时速度如下表体在各不同时刻的瞬时速度如下表 画出物体的画出物体的vt图象。图象。 若到两测量点间距离若到两测量点间距离x=5.6 cm,试求出试求出t=0.06 s时的瞬时速度。时的瞬时速度。【解析】采用描点法作出采用描点法作出v-t图象；用到间的平均速度代替图象；用到间的平均速度代替t=0.06 s时的瞬时速度。时的瞬时速度。【答案】(1)(1)如图如图1-4-71-4-7所示（）所示（）56 cm/s56 cm/s图图1-4-71-4-726 当电源频率低于当电源频率低于50 Hz时，实验中实际时间间隔大于时，实验中实际时间间隔大于0.02 s,数值