1.4 测量直线运动物体的瞬时速度(共23张PPT)课件 2024-2025学年高一物理粤教版（2019）必修第一册

(共23张PPT)
第一章 运动的描述
第4节 测量直线运动物体的瞬时速度
1.了解打点计时器的结构、工作原理及使用方法。
2.学会用打点计时器测量物体的速度。
01 打点计时器
(1)构造
1.电火花打点计时器
（2）工作电压：
220V的交流电源
(3)工作原理
利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器。给电火花打点计时器接220V电源，计时器发出的脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期0.02s。
(1)构造
2.电磁打点计时器
（2）工作电压：
4 V~6 V的交流电源
(3)工作原理
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起来．当交变电流的频率是50 Hz时，电磁打点计时器的振针每0.02 s打下一个点.
3.打点计时器的比较
电磁打点计时器 电火花计时器
原理
电源
打点周期
优缺点
电磁作用下振针振动打点
脉冲电流经放电针、
墨粉纸盘放电打点。
4-6V交流电源
220V交流电源
0.02s（频率：50HZ）
振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦，系统误差较大
阻力极小,
系统误差较小
知识点二：用打点计时器测量瞬时速度的方法
(1)实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复写纸片、低压交流电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交流电源,频率也为50 Hz)
(2)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4~6 V的低压交流电源上。
实验1：练习使用打点计时器
③接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点。随后立即关闭电源。
④取下纸带,从能看得清的某个点开始(起始点),往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点与第1个点之间的间隔数为n-1个,则纸带的运动时间Δt=(n-1)×0.02 s。
⑤用刻度尺测量出从起始点到第n个点间的距离Δx。
⑥利用公式v=计算出纸带在这段时间内的平均速度。
点数n/个 点间隔数（n-1）/个 时间t/s 位移x/m
(3)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。
(4)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。
实验2：测量沿斜面运动小车的瞬时速度
(1) 如图所示，把打点计时器固定在斜面的顶端，将一辆系有纸带的小车放置在斜面上。接通打点计时器的电源，让打点计时器开始打点，然后放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点，记录下小车的运动信息。
用打点计时器记录小车的运动信息
(2) 在纸带上选取点迹清晰的一段，将某个能看清的点标为 0，以后每隔0.1s标一个计数点，相邻计数点间的位移为 s1，s2，s3，s4，s5 (如图所示)。用刻度尺测量相邻计数点间的位移，将测量结果填入下表中。
实验中选取的纸带
(3) 计算包含某个计数点在内的一段位移x ，同时记录对应的时间 t (电源的频率f=50 Hz)，利用v =计算该计数点的瞬时速度，将结果填入表中。
相邻计数点间的位移和各计数点的速度
根据表中的数据，在图中作出v-t 图像 (以0计数点作为计时起点)，并根据图像说明小车的运动情况。
小车运动的v-t图像
(1)装置组成：数字计时器和光电门。
(2)计时原理：当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时；当物体离开光电门时，数字计时器停止计时。这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂时间。
(3)应用：数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间以及测量物体运动的瞬时速度和平均速度。
4.数字计时器
1.(多选)对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中,正确的是( )
A.电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电
B.两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样
C.电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸
D.电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉
AB
2.一打点计时器所用电源频率是50 Hz,如图所示,纸带上的A点先通过打点计时器,相邻两点间的距离已标在图中,A、B间历时 s,位移为 m,这段时间内纸带运动的平均速度是 m/s,AD段内的平均速度为 m/s。
答案 0.04 0.028 0.70 0.76
3.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。相邻计数点间的距离如图所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s。(本题计算结果均保留3位有效数字)
(1)在实验中,使用打点计时器时应先　　　 再　　　　 (填“释放纸带”或“接通电源”)。
(2)每两个计数点间还有　　　　个点没有标出。
(3)试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1 s测1次速度,计算出打下B、C、D 3个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表。
计数点 B C D E F
速度/(m·s-1) 0.640 0.721
接通电源
释放纸带
4
0.400
0.479
0.560
4.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,下端悬挂适当的钩码
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
将以上步骤完善后按合理序号排列 。
答案 AB D BFCAED
2.用打点计时器测量瞬时速度的方法
实验1：练习使用打点计时器
实验2：测量沿斜面运动小车的瞬时速度
1.打点计时器的使用原理及结构
电磁打点计时器
电火花打点计时器
数字计时器