实验：用打点计时器测速度【 核心精讲+备课精研+高效课堂 】 高一物理同步备课课件 （人教版必修1）

实验：

用打点计时器测速度教学目标

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.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.3.理解速度随时间的变化图象，并能根据图象分析物体的运动.教学重难点1.使用打点计时器.2.测瞬时速度的方法，用打出的纸带求瞬时速度.3.速度随时间的变化图象，根据图象分析物体的运动.一、了解打点计时器1.作用及分类打点计时器是一种使用交流(填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点.打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移.供高中学生实验用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种.2.电磁打点计时器(1)工作电压：6V以下的交流(填“交流”或“直流”)电源.(2)原理：接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动.这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点.

3.电火花计时器(1)工作电压：220V交流(填“交流”或“直流”)电源.(2)原理：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.4.两种打点计时器误差比较电火花计时器使用中对纸带运动阻力极小，因而系统误差较小.电火花计时器使用交流电源，工作电压220V，交流电源频率一般为50Hz，即振针每隔0.02s点一次。二、练习使用打点计时器1.实验步骤(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带.(2)把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上(电磁打点计时器接6V低压交流电，电火花计时器接220V交流电).(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源.(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n-1个，则纸带的运动时间Δt=(n-1)×0.02s.(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx.(6)利用公式v=Δx/Δt计算出纸带在这段时间内的平均速度.思考与讨论：（1）怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？（2）如果纸带上的点迹布不均匀，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？三、测量速度1．测量平均速度（1）计算课本P.20最下面图示的D→G段的平均速度。（2）表示什么物理意义？能代表E点的瞬时速度吗？怎样选取间隔能使求得的平均速度代表有关点的瞬时速度引起的误差很小？2．测量瞬时速度（1）在所打出的纸带上，选点迹清晰的点标为0点，然后依次每隔5个打点间隔标为一个计数点，依次标为1、2、3、4、5，标出的这些点称为测量点，（要求每个0.1s测一次速度，这主要是为了处理实验数据时计算方便，在实际中根据纸带上的点的分布情况灵活确定。）（2）这些测量点的时间间隔为多大？（3）根据前面的讨论，设计出测量0~5这六个测量点的平均速度的方案，使把它当做计时器打下这些点的瞬时速度产生的误差较小。（4）操作，将测量结果填入课本P23页的表1中和P24页的表2（点0作为计时的开始），注意有效数字的选取。四、用图象表示速度许多变化过程，如温度的变化、股票张跌等……可以用图象来表示，这样能更直观地反映变化规律。图象是表示变化规律的好方法之一，是一种处理实验数据的方法。物体的运动也可以用图象来描述1．V-t图象：以速度为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，标明单位，根据表2中的v,t数据，在坐标系中描点。可以用折线把这些点连接起来。然而，速度的实际变化是比较平滑的，所以，如果用一条平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点，曲线反映的规律与实际情况更接近（速度随时间是连续变化的，不突变，实验中又不可能把所有时刻的速度都测出来。）2．描绘V-t图：将数据描绘V-t图象描绘曲线时要注意什么？拟合，顺势平滑，如果有些点难以落在曲线上，应该使它们大致均匀地分布在曲线两侧，点数不能太少。物理实验中常用的打点计时器有两种，分别是的电磁打点计时器和电火花打点计时器。以前经常用的是前者，电磁打点计时器。这种打点计时器工作时使用的是低压交流电源，一般是4伏到6伏。电磁打点计时器使用时需要学生电源为其供电，将220伏交流电变成低压交流电，并且电磁打点计时器工作时电压也需要调节，在4到6伏反复调整，直到打出清晰的点迹，如果有拖拉就需要调整针的长短。因为电磁打点计时器工作时，在打点时纸带与复写纸及针是压在一起的，不可避免存在摩擦。调节针的长短，尽量短些可以减小摩擦。这种摩擦会带来误差，无论怎么调节，误差只能减小不能消失。只因如此，人们进行技术创新，制造出来电火花打点计时器，这种计时器用电火花打点，没了打点针与复写纸和纸带的接触，大大减小了摩擦阻力，大幅减小误差。综上，电磁打点计时器现在不用的原因是存在较大的摩擦阻力，误差较大，并且使用之前需要调节不方便。电火花打点计时器使用时无需调节，并且相比前者大大减小了阻力，误差大大降低，现在已经完全替代电磁打点计时器。另一个区别是，电磁打点计时器使用的是复写纸，电火花计时器使用的是墨粉盘，这一点需要注意，两种圆盘形状相同，材料不同颜色也有差异。误差题点电磁打点计时器误差分析就像纸带上出现短线、、、等什么的，具体一点儿，并分析出现这种情况的原因短线原因有2个：一打点计时器电压过高，电磁铁磁性强振针摆动大，二是振针距离复写纸的距离过小，举一反三：若以上讲的相反那么纸带上就会没有点。这个实验误差总的有：阻力误差，交流频率不稳，测量，计算误差等在使用打点计时器时（A）A．应先接通电源，再让纸带运动B．应先让纸带运动，再接通电源C．在让纸带运动的同时接通电源D．先让纸带运动或先接通电源甲乙两个同学用打点计时器分别记录了两个物体的运动情况如图所示，打点计时器的振针每1秒钟内上下振动共50次，每打两个点之间的时间间隔相同，通过纸带上各点的情况分析下面问题：在甲纸带上，A-D点的时间间隔________甲纸带上G-I点的时间间隔（选填“大于”、“等于”或“小于”）；乙纸带从A到I点的总时间是________秒．答案：大于；0.16某同学用打点计时器打出两条纸带，如图所示．某小组4名同学观察纸带后，各发表意见如下，说法正确的是（B）

A．由于第一条纸带点与点之间距离不均匀，说明相邻两个点的时间间隔是不同的B．由于打点计时器均匀的振动，不论怎样拉纸带，相邻两个点的时间间隔总是相同的C．第一条纸带有7个点，拉纸带的时间是0.14秒D．以上说法都有错误将打点计时器按照正确方法安装好，用手拖动打点纸带，打点针在纸带上打下一系列点。以纸带上看得清的某个点为起点，给打点编号。分别标上编号1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出两相邻点之间的距离，填入下表。附：实验时纸带。（1）这样两个编号之间的时间即为_______秒。（2）由于两相邻点之间对应的时间_____________填“相同”或“不相同”），由上表即可判断出纸带运动时在相等的时间间隔内通过的距离________填“相等”或“不相等”）。答案：0.02；相同；相等（根据实际测量结果，也可以得出不相等）如图所示，重物A和B分别挂在弹簧测力计下（GA>GB），重物下端的纸带穿过打点计时器，用弹簧测力计拉动重物竖