实验：用打点计时器测速度(共61张PPT)

课件61张PPT。 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？ 1.4 实验：用打点计时器测速度第一章 运动的描述 知识与技能
了解两种打点计时器的结构和工作原理。
会安装并使用打点计时器。
理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。
明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象。 过程与方法
通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。
通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。
体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。 情感、态度与价值观
感觉打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。
经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。
培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。重点
打点计时器的使用。
由纸带计算物体运动的瞬时速度。
画物体的速度—时间图象。难点
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图象，并通过图象来分析物体的运动情况。1、电磁打点计时器
2、电火花计时器
3、练习使用打点计时器
4、用打点计时器测量瞬时速度
5、用图象表示速度1、电磁打点计时器（1）电磁打点计时器
①参数：
使用交流电源（学生电源）
工作电压在 6V以下
电源的频率 50Hz
每隔 0.02s 打一个点（周期） ——计时仪器线圈振片振针永久磁铁底座②构造：
线圈、永久磁铁、振片、振针、
限位孔、复写纸等。纸带构造:接线柱、线圈、振片、振针、永久磁铁、限位孔、定位轴 、复写纸
原理:电磁铁与永久磁铁相互作用，
注意事项:交流、电压6V,先通电等待1～2s后拖动纸带或释放物体、先切断电源后拾取纸带 电磁打点计时器（2）电磁打点计时器工作原理012工作原理图电磁打点计时器原理：被交变磁场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。(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)说出电磁打点计时器的构造?工作原理?如图1—4—1所示。
(4)解释电火花计时器的工作原理?如图1—4—2所示,它与电磁打点计时器相比,哪一种误差小?原因是什么?
(5)打点计时器的打点周期取决于什么因素？
(6)打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息?思考与讨论纸带上打下的点记录了哪些信息? 数点能获得什么？测量两点间距离获得什么？ 2、电火花计时器电火花计时器（1）电火花计时器
①基本结构：构造:电源插头、脉冲输出开关、正负脉冲输出、放电针、墨粉纸盘、纸盘轴
原理:脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，蒸发墨粉落在纸带上，频率50Hz、周期0.02s
用途:计时
注意事项:交流、电压220V,先通电等待1～2s后拖动纸带或释放物体、先切断脉冲输出开关后拾取纸带 电源插头脉冲输出开关放电针墨粉纸盘纸盘轴 ②电火花打点计时器使用220 V交流电源．当电源频率为50 Hz时，每隔0．02 s打一次点. ③工作原理：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过放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的线带上就打出一行点迹.
电火花计时器工作原理图（2）两种计时器的比较
①都使用交流电源，但工作电压不同．
②工作原理不同．
③电磁打点计时器使用振针和复写纸打
点，电火花打点计时器使用电火花和墨
粉打点.
④电火花打点计时器工作时，纸带运动
时受到的阻力比较小，实验误差也就较
小． ⑤打在纸上的点，记录了纸带的运动时间．如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置．研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移，从而了解物体的运动情况．电火花计时器
构造:电源插头、脉冲输出开关、正负脉冲输出、放电针、墨粉纸盘、纸盘轴
原理:脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，蒸发墨粉落在纸带上，频率50Hz、周期0.02s
用途:计时
注意事项:交流、电压220V,先通电等待1～2s后拖动纸带或释放物体、先切断脉冲输出开关后拾取纸带 电磁打点计时器
构造:接线柱、线圈、振片、振针、永久磁铁、复写纸、限位孔、定位轴
原理:电磁铁与永久磁铁相互作用，频率50Hz、周期0.02s
用途:计时
注意事项:交流、电压6V,先通电等待1～2s后拖动纸带或释放物体、先切断电源后拾取纸带 3、练习使用打点计时器（1）实验目的
①练习使用电火花计时器．
②利用打上点的纸带研究物体的运动情况．
（2）实验器材
电火花计时器、纸带、刻度尺、导线、学生电源．（3）实验步骤
①把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否在两条纸带之间。
②把计时器上的电源插头在220V交流电源插座上。
③按下脉冲输出开头，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就打上一列圆小点。④取下纸带，从能看得清规戒律的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点，点子的间隔数则为（n-1）个，用t=0.02（n-1）计算出纸带的运动时间t。
⑤用刻度尺测量一下打下的这些点，纸带通过的距离s?有多长.
⑥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一中。⑦选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析。
⑧从能够看清的某个点开始，每隔0.1s取一个点，在纸带上用数字0，1，2 ….5标出这些“测量点”，测量包括每个点的一段位移△x,记录在表二中，同时记录相对应的时间，以测量该点的瞬时速度。⑨计算出各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，填入表三中，点0作为计时的开始，即 t=0。
⑩以速度v为纵轴，以时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系，根据表二的数据在坐标轴上描点，将这些点用平滑的曲线连接起来。 如果用电磁打点计时器，则实验步骤的前3步相应地应当是：
①把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。
②把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V的低压交流电源的接线柱相连接。
③打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一列小点。 （4）注意事项
①要认清你使用了哪种类型的打点计时器，电磁打点计时器要使用6V以下的交流学生电源；而电火花计时器则直接使用220V的交变电流。
②开头的点迹很密集，这是由于先接通电源后拉动纸带和开始时的速度比较慢而造成的，数点时不能从开始处数，而要向后看，从能够看清的某个点开始。 ③如果数出了n个点，那么，他们的间隔数是（n-1）个。他们所用的运动时间为（n-1）*0.02s.
④打点计时器要固定好，在使用时打点计时器不允许松动。
⑤打点计时器打点结束时要立刻切断电源。
⑥要保证手每一次“水平地拉动纸带”。 ⑦ 可以大致表示某包含点的瞬时速度，两边点离得越近算出的平均速度接近D点的瞬时速度，但过小的间距也会增大测量的误差，应根据课本中的例子仔细选取。按实际大小画出的一条纸带⑧测量点要每隔0.1s选一个，即每隔六个点取一个点，而测量点的选取上应取前一个点，后两个点之间。即：
v=
⑨建立坐标系要根据实际情况取合适的单位，以便曲线能分布于大部分的坐标系中。用打点计时器测量小车的速度计时点、计数点01230.02s?s计时点计数点步骤、要领1.把打点计时器固定在实验桌上（不许松动!）,（是电磁式还是电火花式?）连接电源（通电检查!）.
2.把纸带穿过限位孔,复写纸压在纸带上（纸带在下复写纸在上!试拉检查!）.
3.先通电等待1～2s,后拖动或释放物体（先通电后拉动!控制快慢!）.
4.先切断电源,后取下纸带（先断电后取带!）.
5.再取2～3条纸带,重复2～4步2～3次.
6.选取纸带（点迹清晰?漏点拖点?）,测量点编号（注意先后!写下序号!）,数点计时（点数不等于间隔数!）.
7.用刻度尺测量距离（最小分度?有效数字?）,记录数据（忠实地记录原始数据!）,保留纸带（不能丢失!）.
8.整理实验器材（不要忘记!）.分析数据1.列表法:高中实验报告册 物理 必修1 国标·人教版 第7页。2.图像法:在坐标纸上建立坐标系（横坐标表示时间,纵坐标表示瞬时速度?）;
选取合适的标度（反映记录数据的有效数字,使曲线能分布于大部分的坐标系中!）;
描点、连线（用平滑的曲线,通过尽可能多的点,不能通过的点均匀分布在曲线两侧!）4、用打点计时器测量瞬时速度（1）测量方法
某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。
（2）说明
理论上讲如果这两点离E点越接近（即Δt 越短），这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是实际操作时距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。 （3）用纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度
①在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s（电源频率为50Hz），所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小。
②根据v=△x/△t，求出在任意两点间的平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点间的距离，△t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。 （4）粗略计算瞬时速度
某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。
注意：如果取离E点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。5、用图象表示速度v - t图象与其画法 ：以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。例如：如下所示的图工作原理工作原理练习使用打点计时器时注意： 1. 电源电压要符合要求：
2. 实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，
必要时要进行调节或更换器材。
3. 应先接通电源，待打点稳定时再拉动纸带。
4. 手拉纸带时，速度应快一些，以防止点迹太
密集。共同点与区别电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别1.打点方式不同：电磁打点计时器：利用振动的振针打点
电火花计时器：利用火花放电打点3.振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动电磁打点计时器：10V以下交流电
电火花计时器：220V交流电2.电源电压不同：打点频率相同练习使用打点计时器打点计时器的使用1.把打点计时器固定在桌子上。
2.按说明正确安装纸带。
3.启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上打出一系列的点，随后立即关闭电源。
4.取下纸带，从能够看清的某个点开始，向后数若干点，如果数出n个点，这些点所对应的时间为 秒。
5.用刻度尺量出第一个点到第n个点的距离。0.02(n-1)利用公式 v = △x /△t 可求出第一个点到第n个点的平均速度 1. 一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（ ）
A. 接在直流电源上
B. 电源电压不稳
C. 电源频率不稳
D. 打点针压得过紧 2. 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，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. 加速度
D. 平均速度 3. 小明以同一个打点计时器固定頻率下，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（ ）
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來越大 4. 用接在50 Hz 交流电源上的打点计时器，测定小车速度，某次实验中得到一条纸带，如下图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个记数点，分别标明0、l、2、3、4……，量得0与 1两点间距离x1=30mm，3与4两点间的距离x2=48mm，则小车在0与1两点间平均速度为______m／s。0.3 5. 打点计时器的电源频率为50Hz时，振针每隔______s打一个点。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______ 。0.02大 1. 答：电磁打点计时器误差较大。因为电磁打点时振针与复写纸对纸带的摩擦力较大，而电火花相对阻力较小，另外，电磁打点时容易出现振针压的过紧、过松、复写纸不好用都不易把点打清晰，所以电火花计时器误差较小。 2. 答：
（1）纸带左端与重物相连。
（2）取离A点最近的两个点，求其两点间的平均速度就可代替A点的瞬时速度。因为在A的附近取的点越近，用平均速度代替A点的速度就越精确，而离A最近的只能是BC两点，所以如此。 3. 对甲：物体开始有初速度，方向为正，在运动过程中是大小不变，方向也不变的，所以甲是匀速直线运动，速度的大小方向都不变，运动方向也不变。
对乙：物体开始初速度为0，向正向运动，到达一定值后大小方向不变，一段时间后速度开始变小，方向不变，直到减为零，而运动方向不变。速度大小变化，方向没变。 4. 解：两相邻点距离与纸带速度有关，速度越大距离越大。两相邻点的时间都是1s，纸带快慢不影响。