【知识与技能】
1、掌握打点计时器的原理及其使用方法。
2、掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。
3、能测定平均速度，画出v-t图象，通过图象来分析物体的运动情况。
【过程与方法】
1、能分析、处理实验过程中出现的问题。
2、掌握建立图像的一般规律，了解用图像研究物理问题的方法。
3、掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法。
【情感态度与价值观】
1、注意培养学生养成良好的实验习惯和实验态度。
2、注意培养学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度。
【教学重难点】
打点计时器的使
用方法；对纸带
上记录的原始数据进行处理。测定瞬时速度，画出v-t图像，并通过图像来分析物体的运动情况。
【教学过程】
※知识点一、电磁打点计时器
（1）原理
接通交流电源后，在线圈和永久磁铁有作用下，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
（2）构造
（3）工作电压：交流6V以下
※知识点二、电火花计时器
（1）构造：
（2）原理：
当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发动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打出一行点迹
（3）工作电压：220V
★两种打点计时器的比较
★打点计时器的作用
※知识点三、练习使用打点计时器
1、操作步骤
（1）固定计时器
（2）穿纸带
（3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源
2、纸带的简单处理
——测平均速度
（1）需测量的量：位移（两点间的距离）、时间（两个点之间的点迹的个数）
（2）关系式：
3、测瞬时速度
★实验步骤
1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．
2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6
V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面．
3．接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．
4．取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1)s计算出纸带的运动时间Δt.
5．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δx，利用公式＝计算纸带在这段时间内的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．
★数据处理
1．用打点计时器测量瞬时速度
(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带．
(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02
s＝0.1
s．在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示．
INCLUDEPICTURE
"I:\\2017-\\9-高一同步和优化\\7-2017-2018学年高一物理同步精品课堂（基础版）\\Doing\\w-35.tif"
\
MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE
"I:\\二零壹陆\\9-2016-2017学年高一物理同步精品课堂（基础版）\\Doing\\1.4
实验
用打点计时器测速度——2016-2017学年高一物理同步精品课堂（基础版）\\w-35.tif"
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MERGEFORMATINET
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"I:\\二零壹陆\\9-2016-2017学年高一物理同步精品课堂（基础版）\\Doing\\1.4
实验
用打点计时器测速度——2016-2017学年高一物理同步精品课堂（基础版）\\w-35.tif"
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MERGEFORMATINET
依次测出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4…
(3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为：
vA＝、vB＝、vC＝、vD＝…
★误差分析
1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差．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．若采用分段测量计数点间的位移x，会使测量误差增大．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．
★注意事项
1．如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02
s.
2．使用打点计时器打点时，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．
※知识点四、用图像表示速度
1、图像特点：直观
2、常用作图法
（1）描点作图
（2）据函数关系式作图
3、作图步骤
（1）建系
（2）描点
（3）作图
4、速度－时间图像（v-t
graph）
拓展：其它常用测速度的方法
除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：
1．借助传感器用计算机测速度
图是一种运动传感器的原理，这个系统由A、B两个小盒子组成，将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高。小车上A盒发射器对着接收器B，并处在同一直线上。将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数
据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系。将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化。根据小车的两个位置变化可求得Δx，两位置的相间差为Δt，则小车速度v＝。
2．利用光电门测瞬时速度
实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A管发出光线，B管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电
门的时间。根据遮光板的宽度Δx和测出的时间Δt，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度(＝)。由于遮光板的宽度Δx很小，可以认为这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。
3．利用频闪照相分析计算物体的速度
频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1
s闪光一次，即每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。
图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1
s，这样便记录了物体运动的时间。物体运动的位移则可以用尺子量出。
与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹。因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度的方法，两者都是一样的。
【典型例题】(1)使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：在如下基本步骤中，正确的排列顺序为
。
A．把电火花计时器固定在桌子上
B．安放纸带
C．松开纸带让物体带着纸带运动
D．接通220
V交流电源
E．按下脉冲输出开关，进行打点
(2)利用电磁打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度，所使用的交流电源频率为50Hz。如图给出了该次实验中得到的纸带，从0点开始，每两个计数点间有四个计时点未画出，1、2、3、4、5、6均为计数点，测得，，，，，，
⑴在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝____m/s，v2＝______m/s，v3＝______m/s，v4＝_____m/s，v5＝_________m/s．（计算结果保留3位有效数字）
【答案】(1)ABDEC；（2）（1）v1＝0.165m/s，v2＝0.214m/s，v3＝0.263m/s，v4＝0.314m/s，v5＝0.363m/s．
【解析】（1）操作顺序如下：把电火花计时器固定在桌子上、安放纸带、接通220
V交流电源、按下脉冲输出开关，进行打点、松开纸带让物体带着纸带运动。
【名师点睛】
1．使用电火花打点计时器时，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．
2．使用打点计时器时，应使物体停在靠近打点计时器的位置．
3．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带；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测量点到起始测量点O之间的距离)．
5．区别计时点和计数点：
计时点是打点计时器在纸带上打出来的点；
计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点，一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点．计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始．
6．区别打点周期和计时周期：
打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02
s；
计数周期：两个相邻的计数点的时间间隔，若相邻两个计数点之间还有(n－1)个计时点，则计数周期为T＝0.02n
s.
7．此题考查了测定匀加速直线运动的小车的加速度的实验；关键是知道实验的原理，同时要知道求解各点瞬时速度的方法，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度。
【针对训练】打点计时器所用电源的频率为50
Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量如图所示，纸带在A、C间的平均速度为________
m/s，在A、D间的平均速度为_____
_
m/s，B点的瞬时速度更接近于____
__
m/s。
【答案】0.35
m/s
，
0.42m/s，0.35m/s
·
·
·
·
·
·
·
0
1
2
3
4
5
6
s1
s2
s3
s4
s5
s6实验题（共6题，每小题10分，共60分。）
1．打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，下图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，
(1)乙图是
打点计时器，所接电源为频率为50Hz的
电源时(填直流或交流)，每隔__________
s打一次点.
(2)在某次实验中，物体拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为50Hz，实验得到的一条纸带如下图所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有4个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如下图所示（单位：cm）
在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为v1=
m/s。（保留两位有效数字）
【答案】（1）电火花、交流、
0.02（2）①
0.18
②14.50
2．如图是“测定匀变速直线运动加速度”实验中得到的一条纸带，从0点开始每隔4个点取一个计数点（打点计时器的电源频率是50Hz），依照打点的先后依次编为1、2、3、4、5、6，由于不小心将3、4两个计数点拉断不能准确测出其距离，量得其余段x1=1.22cm，x2=2.00cm，x3=2.78cm，x4= cm，x5=4.40cm，x6=5.18cm.
【(2)
(3)中结果保留两位有效数字】
(1)
相邻两计数点间的时间间隔为T=__________s
(2)
打点计时器打计数点2时，小车的速度大小v2=_____________m/s
【答案】（1）0.1；（2）0.24；（3）0.78~~
0.80；
3．
（1）某同学在做“研究匀变速直线运动”实验，不需要的器材有
__________________.
A．小车
B．一端带滑轮的木板
C．打点计时器
D．低压直流电源
E．秒表
F．小钩码
G．刻度尺
H．纸带
I．细绳
（2）某学生在实验中操作有如下步骤，试按合理的顺序把步骤序号填在下面的线上：___________.
A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；
B．把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接；
C．换上新纸带，重作两次实验；
D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边；
E．先让小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车；
F．把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码；
G．断开电源，取下纸带；
（3）由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.20s，其中S1=7.05cm，S2=7.68cm，S3=8.33cm，S4=8.95cm，S5=9.61cm，S6=10.26cm，则A点的瞬时速度大小是_________m/s（保留2位有效数字）。
【答案】（1）DE.（2）DBAFEGC
（3）
0.37
【解析】（1）不需要的器材有：D．低压直流电源，E．秒表；（2）合理的顺序是：DBAFEGC；（3）A点的瞬时速度大小是。
4．在做《研究匀变速直线运动》的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源．经过测量得：d1=3.62cm，d2=8.00cm，
d3=13.20cm，
d4=19.19cm，
d5=25.99cm，
d6=33.61cm.
（1）计算vF＝_______________m/s；（结果保留两位小数）
（2）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比______________（选填：偏大、偏小或不变）．
【答案】0.72
偏小
5．如图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顺序取了一系列计数点，依次标为0、1、2、3、4、5、6…，各计数点中间还有4个点未画出，量得0、1间的距离x1＝5.19cm，1、2间的距离x2＝4.44cm，2、3间的距离x3＝3.68cm，3、4间的距离x4＝2.94cm，4、5间的距离x5＝2.19cm，5、6间的距离x6＝1.43cm，已知交流电频率f＝50Hz．（结果都保留两位有效数字）
（1）根据上面记录，打点计时器在打点1时物体的速度v1=
，打点2时物体的速度v2=
。
【答案】(1)
0.48
m/s，
0.41
m/s
【解析】（1）打1点时：；
打2点时：；
6．在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器使用的交流电源每打两个计时点所用时间为0.02s，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻计数点之间还有四个点没有画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。
（1）根据学过的知识可以求出小车在B点的速度=_______m/s,，CE间的平均速度为______m/s
（2）以打B点时为计时起点，建立v-t坐标，请在坐标图中作出小车运动的速度与时间的关系图线
【答案】（1）0.25，0.45；（2）如图所示（3）1.0
（2）如图所示
O
0
1
2
3
4
5
6
x1
x2
x3
x5
x61．电磁打点计时器是一种使用__________(填“高”或“低”)压交流电源的计时仪器，若电源的频率为50
Hz，实验者在处理实验数据时，将每隔3个打点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔应为__________s；如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验者不知道工作电压的频率变为小于50
Hz，这样计算出的加速度值与真实值相比是__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】低
0.08
偏大
【名师点睛】对于基本仪器的使用，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去操作，深刻了解具体操作细节的含义，同时注意电火花计时器和电磁打点计时器在电压上的不同
2．某同学做“测匀变速直线运动的加速度”的实验装置如图所示。一小车放在水平长木板上，左侧拴有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，小车右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，小车在木板上向左运动。下图给出了打点计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间还有4个点没画出。
（1）
打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点的仪器，它使用_______（填“交流”或“直流”）电源
。
（2）该同学进行了以下实验操作步骤，其中错误的步骤是(
)
A．将打点计时器固定在长木板有滑轮一端，并接好电路
B．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，下面吊着适当重的钩码D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源
（3）根据纸带可以计算各点的瞬时速度，现计算第2点的瞬时速度：v2=________m/s，
(结果取三位有效数字)
【答案】交流
D
0.396
m/s
【名师点睛】根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上4点时小车的瞬时速度大小。
3．下图是某同学在做”探究匀变速直线运动”的实验中获得的一条纸带．
（1）已知打点计时器电源频率为50
Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为______．
（2）A、B、C、D是纸带上四个相邻的计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝__cm；C点对应的速度是___.（计算结果保留三位有效数字）．
【答案】（1）0.02
s （2）0.68～0.72
cm ；0.100
m/s
【解析】（1）已知打点计时器电源频率为50
Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02s；
（2）
A、B两点间距x＝0.70cm；C点对应的速度是
4．在进行“探究速度随时间变化的规律”的实验中，
(1)
如下图是四位同学用重锤代替小车，将打点计时器竖直安放进行实验时释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是(
)
(2)
关于接通电源和放手让重物运动的先后顺序，下列四种操作中你认为正确的是（
)
A．接通电源和放手应同时
B．先放手后接通电源
C．先接通电源后放手
D．接通电源和放手的先后顺序对实验没影响
(3)
已知打点计时器所用电源频率为50Hz。测得所用的重物的质量为0.20kg，实验中得到一条清晰的纸带，如图所示是截取了某一段纸带用刻度尺（单位：cm）测量纸带时的情景，其中取了A、B、C三个计数点，在相邻两计数点之间还有一个打印点，可知，重物下落过程中B点的瞬时速度为
m/s。(结果均保留2位有效数字)
【答案】（1）A；（2）C；（3），
【名师点睛】本题关键是明确打点计时器的工作原理和使用规范，注意人的两手无法做到释放纸带的同时接通电源，要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。
5．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图12所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中。
距离
d1
d2
d3
测量值／cm
①计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v2
＝
（以d1、d2及相邻计数点间时间T来表示）代入得v2
＝
m/s．（结果保留两位有效数字）
【答案】
距离
d1
d2
d3
测量值／cm
1.20
5.40
12.01±0.01
①v2＝（d2－d1）/2T
（以d1、d2及相邻计数点间时间T来表示）
代入得v2
＝0.21m/s．（结果保留两位有效数字）
【名师点睛】纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．要注意单位的换算和有效数字的保留．不同的尺有不同的精确度，注意单位问题．对常见的几种测量长度工具要熟悉运用，并能正确读数
能够知道相邻的计数点之间的时间间隔．
6．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：
（1）打点计时器使用的电源为
（选填交流或直流）电源．
（2）下列操作中正确的有
（填选项代号）．
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先接通电源，后释放小车
D．电火花计时器应使用低压6V以下交流电源
（3）电火花计时器正常工作时，其打点的周期取决于__________
A．
交流电压的高低
B．
交流电的频率
C．
墨粉纸盘的大小
D．
纸带的长度．
（4）实验中，把打点计时器接50Hz交流电，打出的一条纸带如图．A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的记数点．相邻计数点之间有四个点未画出（即相邻两点的时间间隔为0.1s），各点间的距离如下图所示，则在打D点时，小车的速度为
m/s．（计算结果保留两位有效数字）
【答案】（1）交流
（2）
AC
（3）B
（4）0.34m/s
【名师点睛】打点计时器是记录时间的仪器，电磁打点计时器使用的是交流4～6V电源，电火花计时器用交流220V电源；纸带问题的处理有两种，一是用逐差法求加速度，二是用平均速度求时间中点的瞬时速度。
0
1
2
3
4
5
6
3.39
3.77
4.15
4.53
4.91
5.29
单位：cm
