1.4学生实验：用打点计时器测量小车的速度 2023-2024教科版物理必修一(共28张PPT)

(共28张PPT)
教育科学出版社必修一
第一章 描述运动的基本概念
1.4 学生实验：
用打点计时器测量小车的速度
介绍两种测量仪器
平时提的“速度”“速率”都是
“瞬时速度”和“瞬时速率”的简称
平时提的“速度”“速率”都是“瞬时速度”和“瞬时速率”的简称
两种测量仪器
原理：当Δt足够小时，平均速度 就可以认为是测量时刻的瞬时速度.
一、打点计时器：
记录运动物体的位置和时间的仪器.
电磁打点计时器和电火花打点计时器
1、电磁打点计时器（教材16页）
构造
使用低压（ 4~6V）交流电源，当电源的频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点。
原理：接通交流电源后，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，于是在纸带上留下一系列点迹.
2、电火花计时器：
使用220V的交流电源，当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点。
构造
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系列点迹.（无振针）
二、光电门（教材16页）：
1、工作原理：
2、测速度具体方法：
下面具体看看在实验室怎么利用打点计时器测速度
测量出某两个点迹间的距离△x ，除以相应的时间间隔△t ，即得到这段时间内的平均速度，如果这段时间很短，所得的结果也可认为是瞬时速度.
一、实验原理（教材19页或学案11页）：
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.
二、实验器材（教材19页或学案11页）：
三、实验步骤（勾画教材）：
四、处理实验数据（勾画分析教材19页） ：
如果时间很短，所得的平均速度也可认为是瞬时速度，则可以绘制v－t图像。
把相邻计时点间的平均速度当作起始点的瞬时速度(例如把　　 当作vO)，在图所示的坐标纸上绘制v－t图像.
1. 打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置.
2. 打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车.
3.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.
4.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计数点到起始点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.
五、注意事项：
5.为减小实验误差，A、B、C、D…不一定是连续的计时点，可以每5个点(中间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点的时间间隔T＝0.1 s.
6.计算某计数点的瞬时速度时，一般地Δx、Δt应取该计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，vn＝ .
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（准确值）
【例题1】如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz,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点未画出，各计数点到0的距离如图所示.
求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.
v1 v2 v3 v4 v5
数值/(m·s－1) 0.20 _____ 0.61 _____ 0.70
0.40
0.69
由于相邻两个计数点之间还有四个点未画出，
所以图中相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s，
利用光电门测速度
如图所示，当滑块通过光电门时，光电计时器记录了遮光条通过光电门的时间，而遮光条的宽度d已知，且非常小.由于滑块通过光电门的时间Δt非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以可认为遮光条通过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门的平均速度，即v＝　　　 .
【例题2】用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度.已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.04 s.
(1)则滑块经过光电门位置时的速度大小为________.
0.1 m/s
(2)为使　 更接近瞬时速度，正确的措施是________.
A.换用宽度更窄的遮光条
B.换用宽度更宽的遮光条
C.提高测量遮光条宽度的精确度
D.使滑块的释放点更靠近光电门
A
瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位
置时)的速度，
当Δt→0时， 可看成物体的瞬时速度，Δx越小，
Δt也就越小，A项正确，B项错误；
提高测量遮光条宽度的精确度，不能减小Δt，C项错误；
使滑块的释放点更靠近光电门，滑块通过光电门时的速度可能更小，时间更长，D项错误.
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课后作业 ：