用打点计时器测量小车的速度 高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

第一章

描述运动的基本概念第4节

用打点计时器测量小车的速度

中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？曰咎摆钟秒表手表原子钟如何测量速度呢？两种计时器的比较项目电磁打点计时器电火花计时器电源约6V低压交变电源220V交变电源打点频率频率50Hz、打点时间间隔0.02s频率50Hz、打点时间间隔0.02s打点方式振针通过复写纸在纸带上打点火花放电使墨粉在纸带上打点阻力来源纸带与限位孔的摩擦，振针与纸带打点时的摩擦纸带运动时受到的摩擦说明电火花计时器对物体运动的摩擦力较小，应优先选用1.学会用打点计时器测量物体的速度。2.能利用v-t图象分析实验数据，描述物体的运动。01实验设计使小车拉动纸带运动，用打点计时器按相同的时间间隔在纸带上打出一系列点迹，这些点迹对应着各时刻小车的位置。通过测量各个时刻小车的位置，算出相邻时刻间的位移，我们就可以算出小车的速度了。小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、刻度尺坐标纸02实验器材1.如图所示,把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上,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。03实验步骤2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,把纸带穿过打点计时器,并把纸带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,接通电源后,待打点稳定后,用手拉动细绳,使小车沿木板做直线运动.待小车运动约一半距离时松开手,使小车依靠惯性继续运动直到左端纸带上会留下一系列点迹。4.更换纸带，让小组的每一位同学都亲自动手提动小车运动，并打出一条比较清晰的纸带。04数据处理1.在纸带上选取一段点迹清晰并且没有重叠的区间,把第1个点标为O,而后依次标为A、B、C、D。2.用刻度尺测量各点的位置(一般使刻度尺的零刻度线与O点对齐,即O点的位置记为0),并记录在表1中。计数点序号OABCDE…计数点对应的时刻/s00.020.040.060.080.10计数点对应的位置坐标x/m表1

相邻计时点间的位移Δx/sxOAxABxBCxCD

xDExEF…相邻计时点间的平均速度v/(m·s-1)OAABBCCD

DE

EF…表205绘制v-t图像(1)用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系，把相邻计时点间的平均速度当作起始点的瞬时速度，在坐标纸上绘制v-t

图像。(2)v-t图像的意义v-t图像能非常直观地反映速度随时间变化的情况，它并不是物体的运动轨迹。06注意事项(1)实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。(2)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。(3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。(4)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。(5)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。(6)打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。(7)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。07误差分析(1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成系统误差。为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。(2)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。(3)作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。1.以下是练习使用电火花打点计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是（）A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔B.把打点计时器与6V低压直流电源相连C.用手水平地拉动纸带，然后启动电源D.关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0，用公式v＝

计算纸带运动的平均速度BC2.(1)在某次实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度对应的位置如图所示.(打点计时器所用电源频率为50Hz)可求出A点到D点的距离是_____cm.(2)由实验数据可得A点到D点的平均速度是_____m/s；B点的瞬时速度是_____m/s.(结果均保留两位有效数字)4.100.140.133.如图是实验中得到的一条纸带，从0点开始每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率是50Hz)，依照打点的先后次序编为1、2、3、4、5、6，测得x1＝1.22cm，x2＝2.00cm，x3＝2.78cm，x4＝3.62cm，x5＝4.40cm，x6＝5.18cm。(1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝_____s。0.1(2)计数点2、4之间的平均速度大小v24＝______m/s。(3)打点计时器打下计数点3时，纸带的速度大小v3＝______m/s。0.320.324.如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50Hz,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个打出的点未画出，各计数点到0的距离如图所示。(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格。

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