实验：用打点计时器测速度

1、 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分57秒秒 新课标要求新课标要求1.掌握打点计时器的原理及其使用方法。掌握打点计时器的原理及其使用方法。2.掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。3.能利用打出的纸带测定某段时间内的平均速度。能利用打出的纸带测定某段时间内的平均速度。 4.掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法。并利用测出的段时间内的平均速度这一近似方法。并利用测出的速度

2、速度,画出画出v-t图象图象,通过图象来分析物体的运动情况通过图象来分析物体的运动情况.5.掌握建立图像的一般规律掌握建立图像的一般规律,了解用图像研究物理问了解用图像研究物理问题的方法。题的方法。6.培养学生养成良好的实验习惯和实验态度培养学生养成良好的实验习惯和实验态度;培养培养学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度. 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分57秒秒 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的

3、描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒一一.了解了解打点计时器打点计时器.打点计时器是一种使用打点计时器是一种使用交流电源交流电源的的计时仪计时仪器器，它每隔，它每隔0.02s打一个点（由于打一个点（由于电源频率电源频率是是50Hz）。）。 纸带上的纸带上的点表示点表示了相应运动物了相应运动物体在不同时刻的体在不同时刻的位置位置，研究纸带上所打点，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。的间隔，就可以了解物体运动的情况。 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分

4、分58秒秒1. .电磁打点计时器电磁打点计时器图示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了图示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号及名称几个主要部件的代号及名称 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒振片振片振针振针接线接线柱柱线圈线圈永久永久磁铁磁铁限位限位孔孔纸带纸带定位定位轴轴复写复写纸纸 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒当给电磁打点计时器通电后，线圈产生

5、磁场，当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断变化，振片就会因交变电流，电流方向不断变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振动反复地受到向上、向下的吸引而不停地振动起来当交变电流的频率是起来当交变电流的频率是50 Hz时，电磁打时，电磁打点计时器的振针每点计时器的振针每0.02 s打下一个点打下一个点.NSNSSNSNSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSN S 电磁打点计时器的原理电磁打点计时器的原理 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的

6、描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒2.电火花计时器电火花计时器图示是电火花计时器的构造图图中标出图示是电火花计时器的构造图图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称见图了几个主要部件的代号，它们的名称见图 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒电火花计时器是利用电火花计时器是利用火花放电火花放电使墨粉在纸带使墨粉在纸带上打出墨点而显示出点迹的计时仪器上打出墨点而显示出点迹的计时仪器.当电源的当电源的频率是频率是50Hz 时时,它的脉冲放电周期也是它的脉冲放电

7、周期也是0.02s，即，即每隔每隔0.02s 打下一个点打下一个点请你思考：请你思考：1为什么打点计时器不能使用直流电源？为什么打点计时器不能使用直流电源？2假设交流电源的频率不是假设交流电源的频率不是50Hz，而是，而是60 Hz，打点计时器还是每隔，打点计时器还是每隔0.02 s打一个点吗？这打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下一个点？时它将每隔多长时间打下一个点？ 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒二二.打点计时器的使用打点计时器的使用1电磁打点计时器的使用电磁打点计时器的使用

8、(1)用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面通电，振片带动振针打点若纸带的上面通电，振片带动振针打点若纸带运动，其上就会留下一行小点运动，其上就会留下一行小点(2)如由物体带动纸带运动，物体的位移如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离，运动时间就对应为纸带上相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算可由该距离上点痕的数目计算穿孔穿孔 压复压复 通电通电 打点打点 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒2电火花计时器的使用电火花

9、计时器的使用(1)使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔当接通电源、按下脉冲把纸带穿过限位孔当接通电源、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，于针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹是在运动的纸带上就打出一行点迹(2)这种计时器工作时，纸带运动时受这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小到的阻力比较小，实验误差也比较小套轴套轴 穿孔穿孔 通电通电 按脉按脉 打点打点 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第

10、一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒 三三.练习使用打点计时器练习使用打点计时器1.了解打点计时器的结构和使用要求、注意事项，了解打点计时器的结构和使用要求、注意事项，把打点计时器固定好。把打点计时器固定好。2.按照说明连接使用仪器并把纸带装好。按照说明连接使用仪器并把纸带装好。3.启动电源，用手水平地拉纸带，纸带上就打出启动电源，用手水平地拉纸带，纸带上就打出一一 行小点。随后立即关闭电源。行小点。随后立即关闭电源。4.取下纸带，观察点子的分布情况，选择适当的取下纸带，观察点子的分布情况，选择适当的计数点，注意计数点间的时间间隔。计数点，注

11、意计数点间的时间间隔。 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒5.用刻度尺分别测量出第一个点到第用刻度尺分别测量出第一个点到第n个点的距个点的距离离.把测量数据填入自己设计的表格中把测量数据填入自己设计的表格中.2.505.498.9913.01单位单位 cm O A B C D表表1 纸带在几段时间中的位移和平均速度纸带在几段时间中的位移和平均速度OAABBCCDDEEFx/cmv/m.s-12.500.422.993.504.020.500.580.67 遂平县第一高级中学遂平县第一

12、高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒四四.用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒cmx/st/)./(1smV 表表2.纸带在几段时间中的平均速度纸带在几段时间中的平均速度012345677.409.4511.4013.4715.6517.6519.6020.030.20.20.20.20.20.20.20.20.3700.4730.5700.6740.78

13、30.8830.9801.00V 0.370 0.473 0.570 0.674 0.783 0.883 0.980 1.000 1 2 3 4 5 6 7t/0.2sv/(ms-1)1.00.80.60.40.2 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分58秒秒五五. .用图象表示速度用图象表示速度 在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度度. .要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于于v-

14、tv-t图象。图象。t/sv/(ms-1)0t/sv/(ms-1)0用平滑曲线拟合用平滑曲线拟合坐标系中的点坐标系中的点 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分59秒秒 v-t图象：图象： 1.能读出速度能读出速度v、时刻时刻 t 的对应关系的对应关系 2.观察出速度观察出速度v随时间随时间 t 的变化关系的变化关系 3.能判断物体的运动规律能判断物体的运动规律 4.图象与横轴的面积表示位移图象与横轴的面积表示位移.tOVtOVtOVtOV匀速直线运动匀速直线运动匀加速直线运动匀加速直线运动匀减

15、速直线运动匀减速直线运动 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分59秒秒一、纸带的处理方法一、纸带的处理方法例例1 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，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，纸带在所示，纸带在A、C间的平均速度为间的平均速度为_m/s，在，在A、D间的平均速度为间的平均速度为_m/s，B点的瞬时速度更接点的瞬时速度更接近于近于_m/s.(保留两位有效数字保留两位有效数字)0.35

16、0.350.421.402.50 遂平县第一高级中学遂平县第一高级中学 沈兴河沈兴河第一章第一章 运动的描述运动的描述2022年年5月月11日星期三日星期三11时时30分分59秒秒二、实验误差分析二、实验误差分析例例2 某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图所某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图所示，这可能是因为示，这可能是因为()A打点计时器错接在直流电源上打点计时器错接在直流电源上B电源的电压不稳电源的电压不稳C电源的频率不稳电源的频率不稳D振针压得过紧振针压得过紧解析解析 正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上，这样在正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上，这样在纸带上才能留下点当振针与复写纸的距离过大时，振针可能纸带上才能留下点当振针与复写纸的距离过大时，振针可能打不到复写纸，这时会出现有时有点，有时无点当振针与复打不到复写纸，这时会出现有时有点，有时无点当振针与复写纸的距离过小时，振针就会有较长的时间与复写纸接触，这写纸的距离过小时，振针就会有较长的时间与复写纸接触，这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段样就会在复写纸上留下一段一段的小线段答案答案 D 遂平县第一高级中