专题 实验：用打点计时器测速度 高中物理课件（2019人教版必修第一册）

专题实验:用打点计时器测速度电磁打点计时器电火花计时器

一.两种打点计时器永久磁铁限位孔纸带线圈振针振片复写纸电磁打点计时器工作原理工作原理交流与讨论：电磁打点计时器使用低压交流电源工作，想一想能不能使用直流电源，为什么？放电针纸盘轴墨粉纸盘电源开关正脉冲输入插座负脉冲输入插座电火花计时器工作原理工作原理交流与讨论：从原理上考虑，电火花计时器与电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小？火花放电电磁打点计时器电火花计时器构造工作电压4～6v的交流电220v的交流电频率频率为50Hz，每隔0.02s打一个点工作原理被交变磁场磁化的振片在永久磁铁作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。接通电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，在运动的纸带上就打出一行点迹。说明电火花计时器工作时纸带受阻力较小，系统误差较小，应优先选用。两种计时器的比较操作步骤固定打点计时器安装纸带启动电源，拉纸带，随后立即关闭电源交流与讨论：为什么先通电，然后才让纸带运动，而不是先让纸带运动后通电？二.练习使用打点计时器（1）时间：(电源频率50Hz，每隔________秒打一个点)（2）位移:0.02思考：打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息?研究纸带→研究物体运动DG2、测量原理：1、思想方法:极短时间内，平均速度可近似代替某点的瞬时速度.所取的时间间隔越小，算出的平均速度越接近该点的瞬时速度.根据纸带求瞬时速度问题1：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?

△x0.1s问题2：如何测量E点的瞬时速度？DFGDFGDF△x△t测量纸带的平均速度和瞬时速度如何计算平均速度X1X4X3X2X7X6X50

1

2

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7思考：需要测量什么？怎么计算？思考：如何计算1点到3点之间的平均速度？平均速度与瞬时速度时间位移v=——ΔtΔx_平均速度：如何计算瞬时速度0123

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5

思考：需要测量什么？怎么计算？思考：应如何测量打3点时纸带的瞬时速度？？哪个更好？其他测量速度的方法频闪相机讨论：从频闪照片中能得到什么信息？讨论：物体的运动快慢如何变化？讨论：如果需要测量物体速度，还需要知道什么信息？形象的表示物体速度变化——用图象表示速度00.020.040.080.060.100.120.140.200.400.600.801.001.201.40(1)在方格纸上建立直角坐标系(2)根据各v、t数据，

将(v，t)作为一组坐标在坐标系中描点

1.作图步骤:(3)用折线或平滑曲线把这些点连接起来，做出图线速度－时间图象(v－t图象)用打点计时器测量瞬时速度纸带的测量和数据处理（1）建系（2）描点（3）作图？图象法交流与讨论：测量各计数点间的位移时，逐个测量较好，还是一次测出各计数点到起始点O的距离，再计算各计数点的距离较好？速度－时间图像（v-tgraph）科学漫步

气垫导轨和数字计时器用光电门测量瞬时速度典题精析例1.使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤：A.把电火花计时器固定在桌子上B.安装好纸带C.松开纸带，让物体拉着纸带运动D.接通220V交流电源E.按下脉冲输出开关，进行打点这些步骤正确排列顺序为

解析：固定打点计时器→穿纸带→接通电源→按下脉冲开关→拉动纸带。故答案是ABDEC.规律方法技巧要做好这类题目，要注意以下几点：1.物体放在靠近打点计时器的位直2.先接通电源，后拉动纸带3.最后别忘了断开电源。一定是先接通打点计时器，后拉动纸带典题精析例2.关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是（）A．点迹均匀，说明纸带做匀速运动B．点迹变稀，说明纸带做加速运动C.点迹变密，说明纸带做加速运动D.相邻两点间的时间间隔相等

解析：打点计时器的打点的频率一定，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密。故答案是ABD.规律方法技巧要做好这类题目，要注意以下几点：1.选取一条点迹清晰的纸带为研究对象2.分要的纸带上点与点之间间隔的变化情况3.若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点之间的间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动。典题精析例3.如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02s打一个点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为每隔两点选定的计数点。。根据图中标出的数据，打A、D点时间内纸带的平均速度有多大？打B点时刻纸带的瞬时速度有多大？解析：AD段的平均速度规律方法技巧要做好这类题目，要注意求平均速度和瞬时速度的步骤：1.选取一条点迹清晰的纸带为研究对象2.求出该段纸带对应的位移△x，数出相应的点迹间隔数，求出△t3.利用v=△x/△t求出该段的平均速度，若某点包含在该段位移中，可用平均速度表示该点的瞬时速度

。当时间间隔很短时，可用平均速度代替瞬时速度，故B点的瞬时速度课堂小结实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A管发出光线，B管接收光线．当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被挡住，记录仪上可以直接读出光线被挡住的时间Δt.这段时间就是遮光板通过光电门的时间．根据遮光板的宽度Δ

x和测出的时间Δ

t

，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度.由于遮光板的宽度Δ

x很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门时的瞬时速度。拓展：借助现代科技仪器测速度1．光电门测速度2．频闪照相测速度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．当物体运动时，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．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，又记录了物体运动的位移信息．求平均速度和瞬时速度，两者都是一样的．3．传感器测速度下图是一种运动传感器的原理图，这个系统由A、B两个小盒子组成．固定在运动物体上的A盒中装有发射器，可同时发射红外线脉冲(光速c＝3×108m/s)和超声波脉冲(常温下声速v＝340m/s)，固定的B盒中装有接收装置，利用接收的时间差确定A、B间的距离，由两次测得的距离Δx和两次发射脉冲的时间间隔Δt可求出A的速度．c≫v，则x1＝vt1，x2＝vt2，Δx＝x2－x1，Δt＝t2－t1，vA＝Δx/Δt，如图所示．例题：用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δ