人教版必修一1.4 实验用打点计时器测速度 课件:38张PPT

课件38张PPT。1.4 实验：用打点计时器测速度一、实验目的
(1)了解打点计时器的结构、原理及使用方法。
(2)学会用打点计时器测量物体的速度。
(3)能利用v-t图象分析实验数据，描述物体的运动。思考日常生活中的计时工具有哪些?手表、机械钟、手机、电脑、秒表………打点计时器?体会展示细节，有助于更好的研究过程?再看频闪照相? 时间特点：_____
位移特点：_____
? 可以怎样研究运动？?头脑风暴 能否设计更方便测量的与“频闪照相”类似的方法？最好直接测量位移一种方案：机器的发明可以帮助完成“不可能的任务”一`两种打点计时器电磁打点计时器电火花计时器一`两种打点计时器1、电磁打点计时器
（1）原理
（2）构造
（3）工作电压：交流4~6V直流？交流？一`两种打点计时器2、电火花计时器
（1）构造：
（2）原理：
脉冲电流经 放电针、 墨粉纸盘放电
（3）工作电压：交流220V尖端放电一`两种打点计时器3、打点计时器的作用
（1）测时间
(电源频率50Hz，每隔__ _秒打一个点)
（2）测位移
（3）研究纸带 → 研究物体运动0.02s两种打点计时器的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：4~6V以下交流电
电火花计时器：220V交流电2.电源电压不同：打点频率相同二 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：
（2）关系式：疏密与速度的关系?头脑风暴如何测出E点的瞬时速度？原则：准确性 可行性三 `测瞬时速度1、测量原理
2、测量几个时刻的瞬时速度看书并回答：
? 哪几个时刻？如何确定？为何这样定？
? 如何设计表格？练习关于纸带的应用,下列说法正确的是( )
A.用纸带可以较准确地读出时间
B.利用纸带可以较准确地测出某点的瞬时速度
C.利用纸带可以较准确地测出某段时间内的平均速度
D.为了较准确地测定某点速度,所取的相应时间越短越好AC计时点与计数点01230.02s?s计时点计数点0.1s (2)利用v-t图象分析物体的运动：
①v-t图象：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1－4－2所示的v-t图象。
②v-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1－4－2 五、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。 六、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。 (3)计数点间的时间Δt搞错。几个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。 七、它案设计(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1－4－3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图1－4－3 2．利用光电门测瞬时速度
实验装置如图1－4－4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图1－4－4 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1－4－5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。图1－4－5 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。 [例1]　电磁打点计时器是一种使用________电源的计时仪器，它的工作电压为________V以下，当电源频率为50 Hz时，每隔________s打一个点；使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过________，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的________面；打点时应先________，再让纸带运动。 [解析]　电磁打点计时器需要使用4~6 V的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期；使用电磁打点计时器时，纸带应穿过两个限位孔，复写纸套在定位轴上，纸带要放在复写纸的下面；打点时应先接通电源，再让纸带运动。
[答案]　交流　 4~6 V 　0.02　两个限位孔　上　接通电源 [例2]　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，用毫米刻度尺测量的情况如图1－4－6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。图1－4－6[答案]　0.35　0.42　0.35　 [例3]　如图1－4－7所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0，1，2，3，4，5，6是7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点未画出，各计数点到0的距离如图所示。求出各计数点的瞬时速度并画出速度-时间图象。图1－4－7 同理,v3＝0.61 m/s，v4＝0.69 m/s，
v5＝0.70 m/s。以O点为坐标原点，
横坐标表示时间，纵坐标表示速度
建立直角坐标系。根据前面计算出
的结果在直角坐标系中描点，然后
连线得到速度-时间图象如图所示。
[答案]　见“解析”谢谢！再见！