高中物理人教版必修1课件 第一章 运动的描述 1.4 实验：用打点计时器测速度(共17张PPT)

(共17张PPT)
高中物理·必修1·人教版
第一章 运动的描述
1.4 实验：用打点计时器测速度
掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度
3
1
了解电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理
2
学会使用打点计时器
4
理解速度随时间的变化图象，并能根据图象分析物体的运动
一．了解打点计时器
1．作用及分类： 交流 0.02 s 位移 电磁 电火花
2．电磁打点计时器
(1)6 V (2) 振片 振针
3．电火花计时器
(1)220 V
4．两种计时器误差比较：电火花
二、根据纸带计算平均速度
三、粗略计算瞬时速度 平均 瞬时
四、速度－时间图象(v-t图象) 速度 时间
一. 练习使用打点计时器
1．实验步骤
(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．
(2)把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上(电磁打点计时器
接6 V低压交流电，电火花计时器接220 V交流电)．
(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小
点, 随后立即关闭电源．
(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如
果共有n个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时
间Δt＝(n－1)×0.02 s.
(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx.
(6)利用公式v = Δx/ Δt 计算出纸带在这段时间内的平均速度．
2．注意事项
(1) 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．
(2) 打点前应使物体停在靠近打点
计时器的位置．
(3) 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．
(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)．读数时应估读到
毫米的下一位．
二．用打点计时器测量瞬时速度
1．实验原理
取包含这一位置在内的一小段位移Δx，根据v = Δx/Δt,
测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带
经过该位置的瞬时速度．一般地，取以这个点为中间时刻
的一段位移来计算．如图所示，E点的瞬时速度可用D、F
两点间的平均速度代表，即vE= Δx/Δt
2 . 数据处理
把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、
B、C、D、……，如图所示，依次测出各点到O点的距离，依次
算出OA、AB、BC、……的距离x1、x2、x3、…….打点计时器打
点的周期为T，则A、B、C、D、……各点的瞬时速度分别为：
vA = (x1+x2)/2T、vB = (x2+x3)/2T 、vC = (x3+x4)/2T 、vD = (x4+x5) /2T ＝、
…….
把数据填入下表，
根据数据判断
纸带是否做匀速直线运动.
位置 A B C D E F G
v/(m·s－1)
3.注意
为了减小实验误差，计数点要间隔 T=0.1 s选一个，即
每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度
时，Δx、Δt 应取此计数点前、后两个点之间的位移
和时间，即v =(xn+xn+1)/2T
0
1
2
3
比如：
三 . 用图象表示速度
用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立平面直角坐标系．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，即得到运动物体的v-t 图象，如图
所示为某质点的v-t 图象．请同学们观察图象并分析
以下问题．
(1)v-t 图象是不是质点运动的轨迹？从v-t 图象中可
以知道哪些信息？
(2)匀速直线运动的v-t 图象有什么特点？
(1) v-t 图象不是质点运动的轨迹．
从v-t 图象中可知任意时刻速度的大小
和方向．
答案
(2)匀速直线运动的v-t 图象是与时间轴平行的直线，
如图所示，直线a、b分别表示va＝4 m/s，vb＝8 m/s
直线
例1：使用打点计时器时应注意
(　　 )
A.无论使用电磁打点计时器
还是电火花计时器，都应该
把纸带穿过限位孔，再把套
在轴上的复写纸压在纸带的
上面
B.使用打点计时器时应先接
通电源，再拉动纸带
C.使用打点计时器拉动纸带
时，拉动的方向应与限位孔
平行
D.打点计时器只能连续工作较短
时间，打点之后要立即关闭电源
电磁打点计时器使用复写纸，电火花计时器不用复写纸，
BCD
解析
为减小摩擦
打点计时器不能长时间连续工作
例2：当纸带与运动物体连接时，
打点计时器在纸带上打出点迹，
下列关于纸带上点迹的说法中
正确的是(　 )
A．点迹记录了物体运动的时间
B．点迹记录了物体在不同时刻
的位置和某段时间内的位移
C．纸带上点迹的分布情况反映
了物体的质量和形状
D．纸带上点迹的分布情况反映
了物体的运动情况
打点计时器每隔一定的时间间隔打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间
ABD
解析
根据纸带上不同时刻的位置或
某段时间内的位移，求出速度；进而了解物体的运动情况
不能反映物体的质量和形状．　
根据打点计时器的原理进行筛选
例3：如图所示是“用打点计时器测速度”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…，现测得0、1间的距离x1＝5.18 cm，1、2间的距离x2＝4.40 cm,2、3间的距离x3＝3.62 cm，3、4间的距离x4＝2.78 cm，
4、5间的距离x5＝2.00 cm，5、6间的距离x6＝1.22 cm(每0.02 s打一次点)．
(1)根据测量数据，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
解析
某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速度表示
位置 1 2 3 4 5
v/(m·s-1)
(1)根据测量数据，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
例3：如图所示是“用打点计时器测速度”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…，现测得0、1间的距离x1＝5.18 cm，1、2间的距离x2＝4.40 cm,2、3间的距离x3＝3.62 cm，3、4间的距离x4＝2.78 cm，
4、5间的距离x5＝2.00 cm，5、6间的距离x6＝1.22 cm(每0.02 s打一次点)．
解析
由图象可知，小车速度均匀减小
位置 1 2 3 4 5
v/(m·s-1)
1.用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处．
A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上．
B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过_____，并压在________下面．
交流
限位孔
复写纸
BAEDCF
(n－1)×0.02 s
C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx.
D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝_______________.
E．打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．
F．利用公式 ＝ 计算纸带运动的平均速度．
实验步骤的合理顺序是________________．
2.如图所示，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中
得到一条纸带，用毫米刻度尺测出各点间的距离如图所示，则：
AC＝________ mm，AD＝________ mm. 那么由此可以算出纸带
在AC间的平均速度为________ m/s，
纸带在AD间的平均速度为________ m/s；
B点的瞬时速度更接近于________ m/s.
对描述B点的瞬时速度来说，AC段所取的位移间隔更小，
更接近B点的真实速度, 即B点的瞬时速度更接近于0.35 m/s
14.0
25.0
0.35
0.42
0.35
解析
平均速度=位移/时间
再见