课件31张PPT。第四节 实验：用打点计时器测速度课标定位
学习目标：1.学会使用打点计时器．
2．学会利用打出的纸带求瞬时速度．
3．能通过纸带上点的位置关系分析物体的运动情况．
4．会用图象表示速度随时间变化的规律．
重点难点：1.打点计时器的正确使用．
2．掌握测速度的方法． 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第四节
实验
：用打点计时器测速度课前自主学案【实验目的】
1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法．
2．会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据．【实验原理】
1．打点计时器的原理及使用图1－4－1计算出的平均速度会更接近C点的瞬时速度，然而两点距离过小，测量误差就会增大，所以两点间位移太大或太小都不合适，应该根据实际情况选取合适的两个点，一般选取距C点最近的两个点来求两点间的平均速度．【实验器材】
打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．
【实验步骤】
1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面．
2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上．7．把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D…作为“计数点”，如图1－4－2所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3….图1－4－2核心要点突破把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速直线运动.2．利用v－t图象分析物体的运动
(1)v－t图象的作法
用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图1－4－3所示的v－t图象．
(2)v－t图象的意义v－t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹．图1－4－3(3)匀速直线运动的v－t图象
①匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线，如图1－4－4所示，直线a、b分别表示va＝4 m/s，vb＝8 m/s.图1－4－4②从匀速直线运动的v－t图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式x＝vt，在v－t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图1－4－5中画斜线的部分．图1－4－5(4)图象法是处理实验数据的常用方法．运用图象处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数值等．
二、误差分析
1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差．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．2．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．
3．计数点间的时间Δt搞错．计数点间涉及到n个打印点，计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0.02 s．而非Δt＝n×0.02 s.
4．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．三、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，如打出的点较轻或是短线，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．课堂互动讲练 电磁打点计时器的工作电压是________，电火花计时器的工作电压是________，当电源频率是50 Hz时，它们每隔________s打一次点．使用电磁打点计时器时，纸带应穿过________，复写纸要放在纸带的__________面；打点时应先________，稳定后，再让纸带运动．【精讲精析】 打点计时器分为两种，电磁打点计时器使用低压交流电源，而电火花计时器使用220 V交流电，电源频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一个点，电磁打点计时器靠振针和复写纸打点，纸带应穿过限位孔，放在复写纸下面，拉动纸带前，应先接通电源．
【答案】 6 V以下 220 V 0.02 限位孔 上 接通电源
【方法总结】 两种计时器的区别：(1)工作电压不同；(2)工作原理不同；(3)打点方式不同． (2011年杭州高一检测)在用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验中，某同学有如下操作步骤，其中错误的步骤是____________________，有遗漏内容的步骤是________________．
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码D．取下纸带
E．放手，使小车在平板上运动
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后合理的序号排列为____________．
【精讲精析】 合理的步骤如下：
B．将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，接通电源
E．放手，使小车在平板上运动
D．断开电源，取下纸带
【答案】 AB D BFCAED
【方法总结】 学会打点计时器的使用是本节的一个重要内容，打点计时器的使用步骤是要严格遵守的，不能混乱． (2011年莆田高一检测)如图1－4－6所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6…，现在量得0、1间的距离x1＝5.18 cm,1、2间的距离x2＝4.40 cm,2、3间的距离x3＝3.62 cm,3、4间的距离x4＝2.78 cm,4、5间的距离x5＝2.00 cm,5、6间的距离x6＝1.22 cm(f＝50 Hz)．图1－4－6(1)根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中.(2)根据(1)中表格，在图1－4－7中画出小车的速度－时间图象，并说明小车速度变化特点．图1－4－7【思路点拨】 求某点的速度时，我们用相邻两点间的平均速度代替．将数值填入表格如下图1－4－8(2)描点并连线得小车的速度－时间图象
由图象可见，小车速度均匀减小．【答案】 见精讲精析
【方法总结】 在以后的学习中，将会证明：用一段时间内的平均速度可以代表该段时间中间时刻的瞬时速度．高中物理 第一章《实验 用打点计时器测速度》教案 新人教版必修1
【课前准备】
1、电磁打点计时器
工作电压： 。
周期 ： 。
工作原理：
。
2、电火花计时器
工作电压： 。
周期 ： 。
工作原理：
。
3、测出运动物体从t到t+△t时间间隔内发生的△x位移，则该运动物体在时间间隔△t内平均速度为 ，当△t越小，运动描述越精确，则平均速度月接近t时刻的瞬时速度。
【实验目的】
1、了解两种打点计时器的结构和工作原理，学会安装和使用
2、理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度。
3、了解用图像法直观反映物体速度变化的方法
【实验器材】
电源，打点计时器，纸带，刻度尺
【实验过程】
1、把打点计时器固定在桌面上，并与电源连接。将纸带穿过限位孔装好
2、启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打下了一行小点。随后立即关闭电源
3、重复上述操作，得到2~3条带电的纸带。
4、取下纸带，从能够看清的某点开始，往后数出若干个点，由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间
5、用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离 ，利用这些数据分析研究纸带的运动
【实验数据分析】
1、选取纸带
起始点的选定要避开最初物体开始运动的那段时间内纸带上十分密集的点，应在后面找一个方便分辨、方便测量的点作为起点，并在该点下标为“0”
2、确定计数点
通常的方法是将打点计时器每打五个点的时间间隔作为计时单位，来选取计数点，这样会是计算方便。
3、数据测量
相邻计数点之间的距离的测量方法是：每次都从计数点0测量起。例如，要测量第3、4两个计数点间的距离 x4，先测出0、3两个计数点间的距离d3，在测量出0、4两个计数点间距离d4，则x4=d4-d3。这样做的目的是为了减小误差。
4、计算瞬时速度
如图示
X1=d1, x2=d2-d1, x3=d3-d2 , x4=d4-d3, x5=d5-d4, x6=d6-d5···
设打点计时器的打点周期为T，计数点1、2、3、4、···各点的速度分别为 v1 、v2、v3、v4···
可以选取与计数点相邻的两段进行计算，求得它们间的平均速度即可认为是该计数点的瞬时速度。即 v1=x1+x2/2T···
5、由上面得到的瞬时速度的数据作出速度-时间图像
【问题讨论】
1、电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时工具，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平均速度 D瞬时速度
2、在用打点计时器测定小车速度的实验中得到一条纸带，从比较清楚的点开始，每五个打印点取一个计数点，分别标明0、1、2、3···量的0与1两点间的距离x1=30mm，2与3两点间的距离x3=48mm，则小车在0与1两点间的平均速度v1= m/s，在2与3两点间的平均速度v3= m/s，据此可判断小车做 运动.
3、打点计时器的电源频率为50HZ时，振针每隔 s打下一个点，现用打点计时器测定物体的速度，当实际的电源频率低于50HZ时，如果仍按50HZ来计算，则测得的速度值将比真实值偏 。
高中物理《1.4 实验：用打点计时器测速度》学案 新人教版必修1
〖自学指导〗
阅读课本，认识打点计时器
（1）电磁打点计时器使用的是直流电还是交流电？___________其工作电压为多少？____________（2）我国交流电的频率为50Hz，使用这种电源时，每隔多长时间打一个点,即相邻两个点之间的时间间隔是多少? ____________
（3）打点计时器打出的纸带可以记录某段时间内的位移，能不能记录时间? ____________
（4）根据课本中图1.4–1所示，说出电磁打点计时器的由哪些部件组成的？____________________
_____________________________________________________________________________，其工作原理是_____________________________________________________________________________________。
复写纸放在纸带上边还是下边?
根据课本中图1. 4—2所示，说说电火花计时器的工作原理是_________________________________，与电磁打点计时器的不同。它与电磁打点计时器相比，哪一种误差小？________________________
〖随堂实验〗
练习使用打点计时器
（1）先根据课本的要求，写出实验操作步骤及每一步的注意事项。
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
（2）再动手使用打点计时器并打出几根纸带。
（3）动手试试：如果纸带上的点迹分布不均匀，那么，点迹密集的地方你拉动的是快还是慢？__________直观地表示运动的速度较大还是较小？____________
初步学习处理纸带：
（1）自行设计表格；（2）测量数据并记录
〖自学质疑〗
记下你存在的疑问：___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
〖典型例题〗
使用电火花打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤正确的顺序是____________：
A．安装好纸带 B．把计时器固定在一端带滑轮的木板上 C．拉动纸带
D．接通220V交流电源 E．按下脉冲开关进行打点
（ ）关于接通电源和释放纸带（物体）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
（ ）用毫米刻度尺测量物体的长度，下列哪些读数符合有效数字要求
A．1.502 m B．1.6214 m C．12.40 cm D．4.30 mm
【巩固案】
〖课堂总结〗
打点计时器是一种记录____________________________________仪器，分为____________和__________计时器，工作电压分别为_____V以下和____________V，均使用____流电，打点间隔_____s。根据纸带记录可以直接测量数据有______、______还间接算出____________。
〖课后反馈〗
（ ）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
（ ）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
（ ）选取一条点迹清晰的纸带，从能够看清的某个点开始数出n个点，这些点划分的时间间隔数为
A．n B．n+1 C．n–1 D．0.02n
测量出下图的纸带上的距离：
（1）C、D两点间的距离为____________；
（2）若C、D两点间还有4个点（图中未画出），则打下C、D两点的时间间隔为____________，这段时间内的平均速度____________。
〖迁移应用〗
（1）电磁打点计时器打点不清楚或打不出点可能原因是什么？怎样调整呢？
（2）在一般的实验中实验设计的原则是什么？
实验：用打点计时器测速度
1.小明以同一个打点计时器固定频率下，测量小车拉动纸带甲、乙、丙、丁的运动速度，每次车子都是自右向左运动，四段纸带的长度都相同。则下列叙述哪些是正确？（AB）
A.纸带甲打点均匀，表示车子的速度一定 B.纸带乙显示的平均速度最大 C.纸带丙表示的速度越来越小 D.纸带丁表示小车的速率越来越大
2.某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，每个0.10s测一次速度，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表(要求保留3位有效数字)
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
参考答案：
