打点计时器及相关实验1

精品教育--成功的基石、成功的保障PAGE4PAGE13教育是一项良心工程精品教育学科导学案ggggggggggggangganggang纲精品教育学科导学案ggggggggggggangganggang纲教师:学生:日期:年月日时段:课题学情分析提高综合基础能力学习目标与考点分析为学生找到合适的学习方法学习重点运用合适的解题方法解题学习难点快速熟练的解题学习方法讲解与练习个性化辅导过程打点计时器的使用及相关实验（一）一．两种打点计时器（一）两种计时器的结构图电磁打点计时器电磁打点计时器：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6V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，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。电火花计时器电火花计时器：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220V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50Hz时，它也是每隔0.02s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。两种打点计时器的比较电磁打点计时器电火花计时器电源性质6V以下交流电源220V交流电源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纸带与限位孔、复写纸的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，摩擦阻力比电磁打点计时器小纸带使用1条纸带2条纸带（墨粉盘在纸带中间）误差分析电火花计时器比电磁打点计时器更精确打点计时器的故障、原因及调整现象原因调节的方法打点不清晰振针过高电压太低，振幅太小复写纸用的太久把振针适当调低提高电压换新的复写纸打的不是点，是短线振针过低所加电压太高，使振幅过大把振针适当调高一些适当调低电压打双点1.振针松动1.把振针固定好二．实验1：练习使用打点计时器（一）实验步骤（1）把打点计时器固定在桌子上。（2）按照要求装好纸带，打点计时器接交流电源。（3）先启动电源，待打点计时器打点稳定后，再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。（4）重复步骤（3）再打几条纸带。（5）选一条点迹清晰地纸带，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n个点，那么点的间隔数为n-1个，则纸带的运动时间t＝0.02（n-1）s。（6）用刻度尺测量一下从开始计数的一点到各点间的距离。（7）利用公式v=Δx/Δt计算出纸带上各点的瞬时速度。（8）建立速度-时间图像，描点，用一条平滑曲线连接所描点。（二）实验数据的处理1.纸带数据的测量在用刻度尺测量各段的距离时，为了减少误差，不要直接测量0-1、1-2、2-3等各段的距离，而是将刻度尺的零刻度线和0点对齐，然后依次读出1、2、3等各点到0点的距离，最后在计算出0-1、1-2、2-3等各段的距离。2.瞬时速度的求法用Δx/Δt计算出的平均速度可以代表Δx范围内某点的瞬时速度，并且Δx越小，Δt越短，平均速度越接近于某点的瞬时速度。如上图，测量3点瞬时速度，可以用2-4间的距离和时间，也可以用1-5间的距离和时间，但2-4更准确，所以实际试验中选用2-4。（三）实验误差分析（1）利用平均速度来代替计数点的瞬时速度而带来的实验误差，为减小误差，应取计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。（2）分段测量计数点间的位移x带来的误差，减少此误差的方法是一次完成测量。（3）打点计时器的阻力导致系统误差。（4）做V-T图不用坐标纸、尺子、坐标单位选择不合理，作图粗糙带来的误差。实验2：探究小车速度随时间变化的规律（一）实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、复写纸、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源。（二）实验步骤1.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示；2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面；3.把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，4.换上新纸带，重复实验三次；5.增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验（三)实验注意事项1、开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。

2、应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住。

3、先断开电源，再取下纸带。

4、对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度。

5、选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于(n－1)t。

6、每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器才适用)。

7、不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与0计数点的距离，再逐个计算x1、x2、x3…，读数时应估读到0.1mm。

8、尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：

①细绳尽可能与板面保持平行；

②滑轮和车轮灵活；

③长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致。（四）实验数据的处理1.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离。2.测量时要一次测量，将长刻度尺零刻度线对齐0点，然后读出各计数点距离0点的距离，再计算各段距离，这样可以避免误差的积累（同实验二）。3.处理时要分清打点计时器打的点和人为选取的计数点，和两者的周期T区别。（五）误差分析木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。作V-T图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来的误差。（六）纸带加速度的求法1.逐差法2.只用相邻计数点计算3.逐差法的奇数段算法练习1.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）A．时间间隔B．位移C．加速度D．平均速度2.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为50Hz时，振针每隔0.02s在纸带上打一个点，现在用此打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于50Hz时，数据计算仍然是按照每隔0.02s打一个点来处理的．则测出的速度数值与物体的实际速度相比，是偏大还是偏小?为什么?3.图1—4—7为打点计时器打出的一条纸带，从纸带上看，打点计时器出的毛病是…………()图1—图1—4—7C.电源频率不够大D.振针压得过紧4.下列关于使用打点计时器的说法，其中正确的是………………（）A.不要在未放纸带时通电打点，每次打点完毕，应及时切断电源，切忌长时间通电使用B.每打完一条纸带，要将复写纸调整一下，确保下一次打点清晰C.若发现振片振幅不稳定，应调节振片螺母，以使振动稳定D.若打出的点带尾巴或双点，则是由于打点针太长所造成的，应适当调节打点针的长度5.利用打点计时器打出的纸带可求出……（）A.能准确求出某点的瞬时速度B.能粗略地求出某点的瞬时速度C.能准确求出某位移内的平均速度D.可利用某时段的平均速度代表某点的瞬时速度6.下列关于打点计时器的说法中正确的是…………（）A．打点计时器使用低压直流电源B．打点计时器使用低压交流电源C．使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02sD．使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1s7.使用打点计时器时应注意………（）A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C．使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行D．使用打点计时器时应将打点计时器先固定在桌子上8.某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图1—4—9所示，图中直尺的单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D……依次表示点O以后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点。图1图1—4—9（1）打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=____________进行计算，式中各量的意义是________________________________________________（2）用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG=____________m/s9.在“用打点计时器测速度”的实验中，某次实验中的纸带如图1－4－10所示，取O为起点位置，每隔5个间隔为一个计数点，实验使用的电源是50Hz的低压交流电源，其中OA＝0.60cm，OB＝2.40cm，OD＝9.60cm．则OC距离是________cm，在B计数点处的瞬时速度v8＝________m／s．（图中单位为cm）图1图1—4—1010.利用打点计时器研究一个约1.4m高的商店卷帘窗的运动。将纸带粘在卷帘底部，纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动。打印后的纸带如图1—4—15所示，数据如表格所示。纸带中AB、BC、CD……每两点之间的时间间隔为0.10s，根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度V平均。可以将V平均近似地作为该间距中间时刻的即时速度V。（1）请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的V-t图线。（2）AK段的平均速度为m/s。图1—4—图1—4—1512.13.14.15.教学后记三、本次课后作业：四、学生对于本次课的评价：○特别满意○满意○一般○差