高中物理必修一第一章第4节

1、必修1 第一章 运动的描述4. .实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述1学习使用打点计时器学习使用打点计时器2学会利用打上点的纸带测量物体的速学会利用打上点的纸带测量物体的速度，并能理解计算各计数点瞬时速度的物度，并能理解计算各计数点瞬时速度的物理思想方法理思想方法3掌握描点画图象的方法，利用掌握描点画图象的方法，利用vt图图象分析数据，描述物体的运动象分析数据，描述物体的运动必修1 第一章 运动的描述打点计时器打点计时器(电磁打点计时器或电火花计时电磁打点计时器或电火花计时器器)、纸带、刻度尺、交流电源、导线等、纸带、刻度尺、交

2、流电源、导线等必修1 第一章 运动的描述一、认识打点计时器一、认识打点计时器1构造构造如下图所示是电磁打点计时器和电火花打点如下图所示是电磁打点计时器和电火花打点计时器的结构图，要求能够了解各部件的名计时器的结构图，要求能够了解各部件的名称及作用称及作用电磁打点计时器电磁打点计时器必修1 第一章 运动的描述电火花打点计时器电火花打点计时器必修1 第一章 运动的描述2工作原理工作原理(1)电磁打点计时器：它是利用电流的磁效应电磁打点计时器：它是利用电流的磁效应打点计时的一种仪器当接在打点计时的一种仪器当接在10 V以下以下(一般一般保证在保证在4 V以上以上)的低压交流电源上时，线圈的低压交流电

3、源上时，线圈的磁场方向周期性改变，在线圈和永久磁铁的磁场方向周期性改变，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果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点迹振片的振动周期与电源的电流变化周期迹振片的振动周期与电源的电流变化周期一致，当电源频率为一致，当电源频率为50 Hz时，它每隔时，它每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为时间间隔为0.02 s.必修1 第一章 运动的描

4、述(2)电火花打点计时器：它是利用火花放电在电火花打点计时器：它是利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器当接通纸带上打出点迹的计时仪器当接通220 V交交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出流电源，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，即打打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是出的纸带上每相邻两点间的时间间隔

5、也是0.02 s.必修1 第一章 运动的描述3两种打点计时器的比较两种打点计时器的比较 类型类型比较比较电磁打点计时器电磁打点计时器电火花打电火花打点点计时器计时器所用所用电源电源46 V低压交流低压交流220 V交流交流打点打点方式方式振针打点振针打点电火花打点电火花打点时间时间间隔间隔每隔每隔0.02 s打一打一次点次点每隔每隔0.02 s打一次打一次点点实验实验误差误差振针和纸带接触振针和纸带接触会影响纸带运动，会影响纸带运动，误差较大误差较大火花放电不会影火花放电不会影响纸带运动，误响纸带运动，误差较小差较小必修1 第一章 运动的描述对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说对电磁打点计时

6、器和电火花计时器的有关说法中，正确的是法中，正确的是()A电磁打点计时器和电火花计时器都是使电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电用交流电B两种打点计时器的打点频率与交流电源两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样的频率一样C电火花计时器在纸带上打点是靠振针和电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸复写纸D电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉花和墨粉必修1 第一章 运动的描述解析：解析：电磁打点计时器在纸带上打点是靠电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，电火花计时器在纸带上打点振针和复写纸，电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉，所以是靠

7、电火花和墨粉，所以C、D错误错误答案：答案：AB必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述2实验步骤实验步骤(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，压在复写纸的下面穿过限位孔，压在复写纸的下面(2)把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接别与电源的接线柱相连接(3)打开电源开关，用手水平地拉动纸带使它打开电源开关，用手水平地拉动纸带使它在水平方向上运动，纸带上就打下了一系列在水平方向上运动，纸带上就打下了一系列点点必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章

8、运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动匀速运动.位置位置ABCDEF(xnxn1/m)v/(ms1)必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述答案：答案：0.350.430.35必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述1实验前，应将打点计时器固定好，以免实验前，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，应拉动纸带时晃动

9、，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象无明显的阻滞现象2使用计时器打点时，应先接通电源，待使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带打点计时器打点稳定后，再拉动纸带3手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集太密集必修1 第一章 运动的描述4使用电火花计时器时，应注意把纸带正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，使用电磁确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面复写纸下面5使用电磁打点计时器时，如打出点较轻使用电磁打点计时器时，如

10、打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度或是短线，应调整振针距复写纸的高度必修1 第一章 运动的描述思考与讨论思考与讨论怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？如果纸带上的点迹分布不均匀，那么，点迹密如果纸带上的点迹分布不均匀，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？集的地方表示运动的速度较大还是较小？必修1 第一章 运动的描述点拨：点拨：测出纸带上两点间的距离，数测出纸带上两点间的距离，数一下两点间有多少个时间间隔，即有多一下两点间有多少个时间间隔，即有多少个少个0.02 s，用距离除以时间即得到平均，用距离除以时间即得到平均速度速度点迹密

11、集，表示相同时间内发生的位移点迹密集，表示相同时间内发生的位移小，即运动的速度较小小，即运动的速度较小必修1 第一章 运动的描述说一说说一说百米赛跑时运动员的速度从始至终不变吗？百米赛跑时运动员的速度从始至终不变吗？如果有变化，你估计是怎样变化的？某位运如果有变化，你估计是怎样变化的？某位运动员百米赛跑的成绩是动员百米赛跑的成绩是10.57 s，按照你的估，按照你的估计画出他在这段时间的计画出他在这段时间的vt图象的草图图象的草图必修1 第一章 运动的描述如果是没有受过训练的同学跑百米，他的如果是没有受过训练的同学跑百米，他的vt图图象的形状可能有什么不同？象的形状可能有什么不同？点拨：点拨：

12、运动员的百米赛跑中，速度变化较大运动员的百米赛跑中，速度变化较大大致可以分为三个阶段：启动阶段，速度从零迅大致可以分为三个阶段：启动阶段，速度从零迅速增大；中间阶段，这一阶段速度几乎不变；冲速增大；中间阶段，这一阶段速度几乎不变；冲刺阶段，速度逐渐增加到最大如图甲所示刺阶段，速度逐渐增加到最大如图甲所示必修1 第一章 运动的描述甲甲必修1 第一章 运动的描述如果是没有受过训练的同学跑百米，他的速如果是没有受过训练的同学跑百米，他的速度可能是先增加到最大，然后又逐渐减小，度可能是先增加到最大，然后又逐渐减小，如图乙所示如图乙所示乙乙必修1 第一章 运动的描述电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器

13、是一种使用_电源的电源的计时仪器，它的工作电压为计时仪器，它的工作电压为_，当电，当电源频率为源频率为50 Hz时，它每隔时，它每隔_s打一次打一次点使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过点使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过_，复写纸套在定位轴上，并要放在，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的纸带的_面；应把面；应把_电源用导电源用导线接在接线柱上；打点时应先线接在接线柱上；打点时应先_，再，再让纸带运动让纸带运动必修1 第一章 运动的描述解析：解析：电磁打点计时器是一种测量时间的电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用仪器，需要使用6 V以下的低压交流电源，它以下的低压交流电源，它每隔一个周期

14、打一个点，因此纸带上两个点每隔一个周期打一个点，因此纸带上两个点之间的时间间隔为一个周期即之间的时间间隔为一个周期即0.02 s，使用电，使用电磁打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写磁打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的上面，打纸套在定位轴上，并要放在纸带的上面，打点时应先接通电源，再让纸带运动点时应先接通电源，再让纸带运动答案：答案：交流交流6 V以下以下0.02限位孔上限位孔上低压交流接通电源低压交流接通电源必修1 第一章 运动的描述【跟踪发散跟踪发散】11：当纸带与运动物体连：当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹下列接时，打点计时器在纸带上打出

15、点迹下列关于纸带上点迹的说法中正确的是关于纸带上点迹的说法中正确的是()A点迹记录了物体运动的时间点迹记录了物体运动的时间B点迹记录了物体在不同时刻的位置和某点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移段时间内的位移C纸带上点迹的分布情况反映了物体的质纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状量和形状D纸带上点迹的分布情况反映了物体的运纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况动情况必修1 第一章 运动的描述解析：解析：打点计时器是一种计时仪器，在实打点计时器是一种计时仪器，在实验中所起的作用，就是通过在纸带上打点记验中所起的作用，就是通过在纸带上打点记录物体在不同时刻的位置，从而通过测量两

16、录物体在不同时刻的位置，从而通过测量两点间的距离得到物体做直线运动在不同时间点间的距离得到物体做直线运动在不同时间内的位移，同时通过两个不同位置间的点迹内的位移，同时通过两个不同位置间的点迹间隔数目和每两个相邻点迹间隔对应的时间间隔数目和每两个相邻点迹间隔对应的时间为为0.02 s，可以得到物体在这两点间的运动时，可以得到物体在这两点间的运动时间间答案：答案：ABD必修1 第一章 运动的描述如右图所示的四条纸带，是某同学练习使用如右图所示的四条纸带，是某同学练习使用打点计时器得到的纸带打点计时器得到的纸带(纸带的左端先通过打纸带的左端先通过打点计时器点计时器)必修1 第一章 运动的描述必修1

17、第一章 运动的描述解析：解析：速度是单位时间内物体所通过的位移速度是单位时间内物体所通过的位移纸带上每相邻两点间的时间间隔相等，因此物体纸带上每相邻两点间的时间间隔相等，因此物体匀速运动时，相邻两点间的距离相等，所以匀速运动时，相邻两点间的距离相等，所以A、C纸带是匀速通过打点计时器的；纸带是匀速通过打点计时器的；B纸带相邻两纸带相邻两点间距离越来越大，则速度越来越大，因此点间距离越来越大，则速度越来越大，因此B纸纸带是越来越快地通过打点计时器的；带是越来越快地通过打点计时器的；D纸带相邻纸带相邻两点间的距离先变大，后变小，说明速度先变大两点间的距离先变大，后变小，说明速度先变大后变小，因此后

18、变小，因此D纸带是开始越来越快，后来又越纸带是开始越来越快，后来又越来越慢来越慢必修1 第一章 运动的描述答案：答案：ACBD0.040.276.75117.88必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述答案：答案：先变大后变小先变大后变小0.3 s5.49102 m0.183 m/s必修1 第一章 运动的描述在做在做“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验时，某同的实验时，某同学得到了如右图所示的一条纸带图中所示学得到了如右图所示的一条纸带图中所示数字为各点距第一点的距离，单位是数字为各点距第一点的距离，单位是cm.(1)设计一个表格，将测量得到的物理量和计设计一个表格，将测

19、量得到的物理量和计算出的各相邻时间间隔内的平均速度填入表算出的各相邻时间间隔内的平均速度填入表格中格中(2)画出画出vt图象判断纸带运动的性质图象判断纸带运动的性质必修1 第一章 运动的描述解析：解析：(1)经测量，相邻时间间隔内的位移经测量，相邻时间间隔内的位移x如下表所示可得出平均速度如下表所示可得出平均速度.0112233445x/m0.024 0 0.024 3 0.023 6 0.024 2 0.024 0t/s0.020.020.020.020.02v/(ms1)1.201.221.181.211.20必修1 第一章 运动的描述(2)在在vt图上，表示出速度随时间变化的图图上，表示

20、出速度随时间变化的图象，如图所示，在误差允许的范围内，相等象，如图所示，在误差允许的范围内，相等时间内的平均速度相等，所以纸带做匀速直时间内的平均速度相等，所以纸带做匀速直线运动线运动必修1 第一章 运动的描述【跟踪发散跟踪发散】31：如右：如右图所示是甲、乙两物体运动图所示是甲、乙两物体运动的速度图象，下列说法正确的速度图象，下列说法正确的是的是()A物体甲处于静止状态物体甲处于静止状态B物体乙刚开始时以物体乙刚开始时以5 m/s的初速度与甲物的初速度与甲物体同向运动体同向运动C物体甲在最初物体甲在最初3 s内的位移为内的位移为30 mD物体乙的运动方向在物体乙的运动方向在1 s时发生变化时

21、发生变化必修1 第一章 运动的描述答案：答案：BC必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述必修1 第一章 运动的描述1在在“使用打点计时器测速度使用打点计时器测速度”的实验中，除的实验中，除电源、纸带外，还需选用的仪器是电源、纸带外，还需选用的仪器是()A停表停表B刻度尺刻度尺C速度计速度计 D打点计时器打点计时器解析：解析：由打点计时器在纸带上打下的点的间由打点计时器在纸带上打下的点的间隔数可知任意两点间的时间间隔，故不需要停隔数可知任意两点间的时间间隔，故不需要停表再利用刻度尺测出两点间的距离就可进一表再利用刻度尺测出两点间的距离就可进一步求出平均速度

22、，故不需要速度计步求出平均速度，故不需要速度计答案：答案：BD必修1 第一章 运动的描述2打点计时器振针打点的周期，决定于打点计时器振针打点的周期，决定于()A交流电压的高低交流电压的高低 B交流电的频率交流电的频率C永久磁铁的磁性强弱永久磁铁的磁性强弱 D振针与复写纸的距离振针与复写纸的距离解析：解析：打点计时器振针打点的周期决定于交打点计时器振针打点的周期决定于交流电的频率，例如频率为流电的频率，例如频率为50Hz时每隔时每隔0.02 s打一打一个点个点答案：答案：B必修1 第一章 运动的描述3根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得

23、到的物理量是用公式计算就能直接得到的物理量是()A时间间隔时间间隔 B位移位移C速率速率 D平均速度平均速度答案：答案：AB必修1 第一章 运动的描述4使用打点计时器时使用打点计时器时()A应先接通电源，再使纸带运动应先接通电源，再使纸带运动B应先使纸带运动，再接通电源应先使纸带运动，再接通电源C在使纸带运动的同时接通电源在使纸带运动的同时接通电源D先使纸带运动或先接通电源都可以先使纸带运动或先接通电源都可以解析：解析：先接通电源，再使纸带运动，可使先接通电源，再使纸带运动，可使纸带上打出的点更多，纸带利用率更高纸带上打出的点更多，纸带利用率更高答案：答案：A必修1 第一章 运动的描述5打点计时器在纸带上的点迹，直接记录打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了了()A物体运动的时间物体运动的时间B物体在不同时刻的位置物体在不同时刻的位置C物体在不同时间内的位移物体在不