第一章运动描述20份打包1实验

实验：用打点计时器测量平均速度[目标定位]

1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理，学会使用打点计时器。2.掌握测量平均速度、瞬时速度的方法，会用打出的纸带求平均速度、瞬时速度。3.理解速度随时间的变化图像，并能根据图像分析物体的运动。[实验原理及操作](3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为Av

＝1

2、vB＝x

＋x

x2＋x32T

2T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T…二、误差分析利用平均速度来代替计数点的瞬时速度带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx

来求平均速度。分段测量计数点间的位移x

带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O

的距离，再分别计算出各计数点间的距离。三、注意事项使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。手拉纸带时速度应适当快一些，以防点迹太密集。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，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。对纸带进行测量时，不要分段测量各段位移，要用长尺一次测量完毕

(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O

之间的距离)。(2)电火花计时器如图甲、乙所示，试回答下列问题：①电源插头所接电源为

。②当按下脉冲输出开关时，在

和

间产生火花放电，于是在纸带

上打出一列点痕，当电源频率是

50

Hz

时，它每隔

s打一次点。③墨粉纸盘夹在两条纸带之间，而不用一条纸带的原因是

。电火花计时器与电磁打点计时器相比较其优越性在于

。解析：

(1)电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用

4～6

V

低压交流电源，它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，使用电磁打点计时器时，纸带应穿过两个限位孔，复写纸套在定位轴上，打点时应先接通电源，再让纸带运动。(2)电火花计时器使用的是220

V

交流电源，是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器，当交流电源频率是50

Hz

时，每隔0.02

s

打一次点，实验时用两条纸带的原因是为了使墨粉纸盘很好地转动，均匀地被使用。电火花计时器与电磁打点计时器相比，纸带运动时受到的阻力较小，误差较小。定位轴

上

低压交流答案：

(1)交流

4～6

0.02

两个限位孔接通电源(2)①220

V

交流电源②放电针

墨粉纸盘

1

0.02③墨粉纸盘可很好地转动，均匀地被使用纸带运动阻力很小【规律方法】两种计时器的区别：工作电压不同；工作原理不同；打点方式不同。[即学即练]1．(多选)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，我们可以从纸带上不需要计算而直接得到的物理量是(

)A．时间间隔C．瞬时速度B．位移D．平均速度解析：

因为两个点的时间间隔为

0.02

s，所以从打下的纸带上数一下点的个数就可知道时间间隔，所以选项A

正确；直接用刻度尺量一下任意两个点间的距离，就知道了物体的位移，所以选项B正确；因为从纸带上不能直接得到瞬时速度、平均速度，只可以间接计算，所以选项C、D

错误。答案：

AB解析：

(1)排列顺序时应注意：①应在安装电火花计时器后安装纸带；②应先接通电源，后释放纸带。(2)做变速直线运动的物体在某一时刻的速度可以用以该时刻为中间时刻C的一段时间的平均速度表示，所以v

＝xBD2×0.02

s 2×0.02

sxAD－xAB＝ ＝4.49

m/sAE

段的平均速度vxAEAE＝

tAE＝0.360

64×0.02m/s＝4.51

m/s。答案：

(1)ABDEC

(2)4.49

4.512Txn＋xn＋1【易误警示】

用公式

vn＝ 求速度时应注意以下几点：时间间隔，明确纸带上的点是实验点还是计数点。单位，纸带上的距离一般以cm

为单位，计算时一定要转换成国际单位m。有效数字，题目有明确要求的一定严格按要求保留结果。[即学即练]2．打点计时器所用电源的频率为50

Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在

A、C

间的平均速度为

m/s，在

A、D

间的平均速度为

m/s，二者之间

B

点的瞬时速度更接近于

m/s。解析：

由题意知，相邻两点间的时间间隔为

0.02

s。A、C

间的距离为14.0

mm＝0.014

0

m，A、D

间的距离为26.0

mm＝0.026

0

m，由公式v＝Δt

得v

AC＝Δx

0.014

02×0.02m/s＝0.35

m/s，AD3×0.02v

＝

0.026

0

m/s≈0.43

m/s，A、C

两点更接近B

点，故B

点的瞬时速度更接近于0.35

m/s。答案：

0.35

0.43

0.35)电磁打点计时器的打点周期取决于(交流电压的高低交流电源的频率

C．永久磁铁的磁性强弱

D．振针与复写纸间的距离解析：

电磁打点计时器的打点周期，即振针击打复写纸和纸带的周期，从它利用电磁感应打点的原理可知，振针是由振片带动振动的，而振片上下振动的周期就是线圈中磁场变化的周期，与所用交流电源的电流的周期相对应，等于交流电源的频率的倒数。答案：

B(1)关于接通电源和释放纸带的次序，下列说法正确的是

。A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源

C．释放纸带同时接通电源D．先接通电源或先释放纸带都可以各相邻计数点间的时间间隔

T＝

s。小车在

F

时刻的瞬时速度为

m/s。(结果保留两位有效数字)解析：

(1)为了在纸带上打下更多的点，应该先接通电源，后释放纸带，A

正确。(2)由于相邻点间还有4

个点未画出，所以各相邻计数点间的时间间隔T＝0.1

s。n(3)根据v

＝nx

＋x＋n

12T可以计算出F

时刻的瞬时速度约为0.98

m/s。答案：

(1)A

(2)0.1

(3)0.98解析：

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；B

纸带相邻两点间距离越来越大，则速度越来越大，因此B纸带是越来越快地通过打点计时器的；D纸带相邻两点间的距离先变大，后变小，说明速度先变大后变小，因此

D纸带是开始越来越快，后来又越来越慢。所用电源的频率是

50Hz，则相邻两点间的时间间隔为

0.02s，从

A点到

B点有两段时间间隔，所以时间为

0.04

s，位移为

0.27

m，这段时间的平均速度为v

＝Δx，代入数值得平均速度为6.75

m/s。BC

段的位移为22

cm，即0.22

m，Δt所用时间为0.02

s，代入上式得平均速度为11

m/s。而AD

段的位移为63

cm，即0.63

m，所用时间为0.08

s，代入上式得平均速度为7.88

m/s。答案：

A、C

B

D

0.04

0.27

6.75

11

7.884．如图所示为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02

s

打一个点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为相邻的计数点，每相邻计数点间还有一个点末画出。根据图中标出的数据，打A、D

点时间内纸带的平均速度是

，打

B

点时刻纸带的瞬时速度是

。你能算出打

O、D

点时间内纸带的平均速度吗？为什么？解析：

根据平均速度和瞬时速度的定义式求解。AD

段的平均速度vAD43.25－15.50AD＝

tAD

＝

0.02×2×3cm/s＝231.25

cm/s。当时间间隔很短时，可以