第一章第4节 实验：用打点计时器测速度（共44张PPT）

(共44张PPT)
问：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？
壶漏
摆钟
手表
秒表
原子钟
日晷
[新课导入]
2000万年才误差1秒
光电门
3\4\10\\11\12
测量位移的工具又有哪些？
频闪照相
充分展示细节，有助于更好研究过程。
在同一张照片上，每隔相等时间间隔记录同一物体的多个位置。
null
频闪照相
?时间特点：_____
位移特点：_____
?可以怎样研究运动？
第四节 实验:用打点计时器测速度
电磁打点计时器
电火花计时器
问题探究：阅读教材P19“电磁打点计时器”和“电火花计时器”，回答下列问题：
　　(1)电磁打点计时器和电火花计时器各用什么电源？为什么打点周期是0.02s？
　 (2)这两种打点计时器的结构有何区别？各自是通过什么方式打点的？哪个误差更小？
　 (3)纸带上的点记录了哪些信息？
null
一、两种打点计时器
１.电磁打点计时器构造和原理：
1).电磁打点计时器构造：
接交流电源4~6V
通电螺线管
磁化

磁体间作用


振动
f=50HZ



N
S













振片的打点频率取决与什么？与纸带的运动有关吗？
2).电磁打点计时器原理和工作电压：
3)、原理：
脉冲电流经放电针、墨粉纸盘、纸盘轴放电
2.电火花打点计时器构造和原理：
1).电火花打点计时器构造：
两条纸带作用：
上层纸带绝缘并带动墨粉盘，在下层纸带上打点。
2)、工作电压：220V、50Hz交流电
两种打点计时器的比较
　　 电磁打点计时器 电火花打
点计时器
所用
电源 4～6 V低压交流 220 V交流
打点
原理 振针打点 电火花打点
时间
间隔 每隔0.02 s打一次点 每隔0.02 s打一次点
实验
误差 振针和纸带接触会影响纸带运动，误差较大 火花放电不会影响纸带运动，误差较小
1. 测时间(直接测出，电源频率50Hz，每隔 0.02 s秒打一个点)。
2. 测位移(直接测出)。
3. 测纸带的速度(间接测出)，研究物体的运动。
打点计时器有什么作用？
纸带都记录和反映了什么信息？
思考：与频闪照相相比，最大的缺点 .
阻力较大
1. 实验目的：
① 练习使用打点计时器
② 利用打上点的纸带研究物体的运动情况
二、练习使用打点计时器
2.实验器材：
打点计时器、电源、导线、纸带
　　打在纸带上的点，记录了纸带的运动位移和时间。如果把纸带和运动的小车连接在一起运动，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上点与点之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况。
　
null
3、参考步骤
固定:将打点计时器固定好
③选电源:
④ 接电源:先启动电源，后释放小车拖动纸带
电火花计时器：220V，50Hz交流电
⑤关电源:打完点后，立即关闭电源。
电磁打点计时器：6V以下，50Hz交流电
②穿纸带:将纸带穿过限位孔
⑥选纸带：在几条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点当做计时起点，标为0。
注意事项
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。
③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；
使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。
题型1：打点计时器的使用
例 1. 电火花计时器工作时使用______电源，工作电压为 _____V，工作时的基本步骤是：
①当纸带穿过电火花计时器后，应及时关闭电火花计时器
②将电源线插入插座
③把纸带从墨粉纸盘下面穿过
④接通开关，听到放电声，立即让运动物体拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是 。
交流
220
③②④①
例2. 某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图所示，请你判断一下这可能是因为 (　　)
A. 打点计时器错接在直流电源上
B. 电源的电压不稳
C. 电源的频率不稳
D. 振针压得过紧
D
快乐分享
1、(多选)关于电磁打点计时器和电火花打点计时器，下列说法正确的是( )
A 二者都是接的4~6V的交流电
B 一般打点的时间间隔为0.02s
C 电火花打点计时器用的是220V的直流电源
D 使用电火花打点计时器引起的误差要小
BD
2．打点计时器振针打点的周期，决定于(　　)
A．交流电压的高低
B．交流电的频率
C．永久磁铁的磁性强弱
D．振针与复写纸的距离


B
3、(多选)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 平均速度
C 位移
D 瞬时速度
AC
4．使用打点计时器时(　　)
A．应先接通电源，再使纸带运动
B．应先使纸带运动，再接通电源
C．在使纸带运动的同时接通电源
D．先使纸带运动或先接通电源都可以

A
上面是在某次实验打出的两条纸带，完成讨论与交流：
1、刚打的纸带各反映物体做什么运动？
第一条： 第二条： ，
①

②
2、请判断哪条纸带反映的运动快？
从能看得清的某点开始，在纸带上取一段，数一数共有多少个点？如果共有n点，点与点之间的间隔数为 个，计算出纸带运动的时间t= 。
变速直线运动
匀速直线运动
n-1
0.02(n-1)
三、纸带的分析处理
1. 判断物体的运动规律和时间的确定
3\4\10\11\12


活动：用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离S有多长？
10
9
9×0.02
0.060
6
5
5×0.02
0.054
0.33
0.54
第2条纸带反映的运动快
①

②
cm
cm
0.10
0.18
下表是手拉纸带在这几个位置时运动的时间
位置 0 1 2 3
t/s 0 0.1 0.2 0.3

从研究问题简便出发，以后就每五个计时点(隔四个计时点)取一个点来研究，这个点就叫计数点。如下图：

2


1


0


3




1.02


2.84


5.45
有必要时测出各计数点到起点的距离；



cm




0.02s
计数点


0.1s

计时点
2. 测平均速度(一段时间或者一段位移的平均速度)
(1)要测的量：某段时间 ，以及对应的位移
(2)关系式：








D

F

D

F

D

F

原则：准确性、可行性
3、用打点计时器测瞬时速度
如何更精确地测出E点的瞬时速度？
利用公式 可求出D点到F点的平均速度-----为E点的瞬时速度
例3、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列
说法中正确的有 ( )
A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时
间间隔为0.10s
B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时
间间隔是0.08s
C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时
间间隔为0.08s
D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时
间间隔为0.10s
E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间
间隔为0.08s
A
快乐分享：
1、(多选)关于计数点的下列说法中，哪些是正确的 ( )
A．用计数点进行测量计算，既方便，又可
减小误差；
B．相邻计数点间的时间间隔是相等的；
C．相邻计数点间的距离应当是相等的；
D．计数点是从计时器打出的实际点中选出
来，相邻计数点间点痕的个数相等。
ABD
(1) 根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中。
位置 1 2 3 4 5
v/m·s－1
例4. 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依次标为 0、1、2、3、4、5、6…现在量得 0 、1 间的距离 x1＝5.18cm , 1、2间的距离 x2＝4.40cm , 2、3 间的距离 x3 ＝3.62cm , 3、4间的距离 x4 ＝ 2.78cm , 4、5间的距离 x5＝2.00cm , 5、6间的距离 x6＝1.22 cm。( f ＝ 50 Hz )
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
12
(2) 根据(1)中表格，在图中画出小车的速度－时间图象，并说明小车速度变化特点。






在上述表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于图象。
3\11
四、用图象表示速度
1、图象特点：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)建坐标系 (2)描点 (3)作图
少了什么？
1、画出纵、横坐标，并标上相应的物理量的符号
2、选择合适的单位
3、确定合适的最小分度

教材P22









































t/s
v/(m·s-1)








0


































t/s
v/(m·s-1)


0
4、画线
注意“顺势”和“平滑”
让描绘出的点尽量分布在曲线的两侧
？









null
分析图像的物理意义



分别表述甲、乙运动情况

甲
乙
图像的交点有什么意义？
3
2

例5、电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，振针每隔0.02 s在纸带上打一个点。现在用此打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于50 Hz时，数据计算仍然是按照每隔0.02s打一个点来处理的．则测出的速度数值与物体的实际速度相比，是偏大还是偏小?为什么?

所以测出的速度偏大。




五、打点计时器实验误差讨论及分析
10
快乐分享：
1.(多选)采取下列那些措施，有利于减少纸带因受摩擦而产生的误差( )
A：该用6v直流电源
B：电源电压越低越好
C：用平整的纸带，不用皱折的纸带
D：纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜
CD
补充：测速度的其他方法
（1）光电门法（课本24页“科学漫步”）

（2）频闪照相法：利用电子闪光灯的连续闪光，在一个画面上记录物体的连续运动过程

（3）传感器法（课本23页“做一做”）
null
1．结构：由数字计时器和光电门组成．
2．原理：光电门一边安装发光装置，另一边安装光线接收装置，当宽度一定的物体刚通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，当物体离开光线时停止计时，这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂时间．数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间．
六、光电门及原理和应用
4
第3课时
为什么经过光电门可以测量物体经过光电门的瞬时速度
物体通过光电门的时间非常短暂！可以用平均速度去替代瞬时速度。
例2：像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射、接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用图乙所示装置测量，图中MN是水平桌面，PQ是长1 m左右的木板，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10－2 s和2.0×10－2 s．用游标卡尺测量滑块的宽度d＝5.015 cm.则：
v1＝1.003 m/s；v2＝2.508m/s
(1)滑块通过光电门1的速度v1的大小是多少？
(2)滑块通过光电门2的速度v2的大小是多少？

打点计时器
两种计时器
电磁打点计时器:低压交流4～6V
电火花计时器:交流220V
用图象表示速度


用打点计时器测量瞬时速度
练习使用打点计时器：先通电、后放纸带
当电源频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。
1、(多选 )运动的物体带动纸带被打点计时器打上一系列的点,这些点的距离不一定相等,但这些点能说明（ ）
A．运动物体在一段时间内的位移
B．运动物体在一段时间内的运动快慢
C．运动物体在某时刻的位置
D．运动物体的运动性质
练习
ABCD
2. (多选 )通过打点计时器得到的一条纸带上的点子不均匀,下列判断正确的是 ( )
A．点子密集的地方物体的运动速度比较大
B．点子密集的地方物体的运动速度比较小
C．点子不均匀说明物体在做变速运动
D．点子不均匀说明打点计时器有故障
BC
3.(多选 )在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据你所打出纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时（ ）
A.应通过测量纸带表示的运动的全程来判断
B.必须通过计算任意两点间的平均速度来判断
C.必须通过计算全程的平均速度来计算
D.可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断
BD
备选题
1、某学生在用打点计时器做测定匀速直线运动的实验时，其开始时的装配图如图所示，其中有错误与不妥之处，请把它找出来．
【答案】①电源 ②小车位置
③滑轮太底拉小车的细线与木板不平行
2.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______，有遗漏内容的步骤是_______。
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，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码
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
将以上步骤完善后合理的序号排列为____________。
先接通电源后松开纸带
AB

D
BFCAED
将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路

要先断开电源