實驗：用打點計時器測速度【 核心精講+備課精研+高效課堂 】 高一物理同步備課課件 （人教版必修1）

實驗：

用打點計時器測速度教學目標

1.了解電磁打點計時器、電火花計時器的構造及工作原理，學會使用打點計時器.2.掌握測瞬時速度的方法，會用打出的紙帶求瞬時速度.3.理解速度隨時間的變化圖象，并能根據(jù)圖象分析物體的運動.教學重難點1.使用打點計時器.2.測瞬時速度的方法，用打出的紙帶求瞬時速度.3.速度隨時間的變化圖象，根據(jù)圖象分析物體的運動.一、了解打點計時器1.作用及分類打點計時器是一種使用交流(填“交流”或“直流”)電源的計時儀器，當電源頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一次點.打點計時器和紙帶配合，可以記錄物體運動的時間及在一段時間內的位移.供高中學生實驗用的打點計時器有電磁打點計時器和電火花計時器兩種.2.電磁打點計時器(1)工作電壓：6V以下的交流(填“交流”或“直流”)電源.(2)原理：接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動起來，帶動其上的振針上下振動.這時，如果紙帶運動，振針就通過復寫紙在紙帶上留下一行小點.

3.電火花計時器(1)工作電壓：220V交流(填“交流”或“直流”)電源.(2)原理：當接通電源、按下脈沖輸出開關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡.4.兩種打點計時器誤差比較電火花計時器使用中對紙帶運動阻力極小，因而系統(tǒng)誤差較小.電火花計時器使用交流電源，工作電壓220V，交流電源頻率一般為50Hz，即振針每隔0.02s點一次。二、練習使用打點計時器1.實驗步驟(1)把打點計時器固定在桌子上并穿好紙帶.(2)把打點計時器的兩個接線柱接到交流電源上(電磁打點計時器接6V低壓交流電，電火花計時器接220V交流電).(3)先接通電源開關，再用手水平拉動紙帶，紙帶上就打下一行小點，隨后立即關閉電源.(4)取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n-1個，則紙帶的運動時間Δt=(n-1)×0.02s.(5)用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離Δx.(6)利用公式v=Δx/Δt計算出紙帶在這段時間內的平均速度.思考與討論：（1）怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？（2）如果紙帶上的點跡布不均勻，那么，點跡密集的地方表示運動的速度較大還是較小？三、測量速度1．測量平均速度（1）計算課本P.20最下面圖示的D→G段的平均速度。（2）表示什么物理意義？能代表E點的瞬時速度嗎？怎樣選取間隔能使求得的平均速度代表有關點的瞬時速度引起的誤差很??？2．測量瞬時速度（1）在所打出的紙帶上，選點跡清晰的點標為0點，然后依次每隔5個打點間隔標為一個計數(shù)點，依次標為1、2、3、4、5，標出的這些點稱為測量點，（要求每個0.1s測一次速度，這主要是為了處理實驗數(shù)據(jù)時計算方便，在實際中根據(jù)紙帶上的點的分布情況靈活確定。）（2）這些測量點的時間間隔為多大？（3）根據(jù)前面的討論，設計出測量0~5這六個測量點的平均速度的方案，使把它當做計時器打下這些點的瞬時速度產(chǎn)生的誤差較小。（4）操作，將測量結果填入課本P23頁的表1中和P24頁的表2（點0作為計時的開始），注意有效數(shù)字的選取。四、用圖象表示速度許多變化過程，如溫度的變化、股票張跌等……可以用圖象來表示，這樣能更直觀地反映變化規(guī)律。圖象是表示變化規(guī)律的好方法之一，是一種處理實驗數(shù)據(jù)的方法。物體的運動也可以用圖象來描述1．V-t圖象：以速度為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，標明單位，根據(jù)表2中的v,t數(shù)據(jù)，在坐標系中描點?？梢杂谜劬€把這些點連接起來。然而，速度的實際變化是比較平滑的，所以，如果用一條平滑曲線“擬合”坐標系中描出的點，曲線反映的規(guī)律與實際情況更接近（速度隨時間是連續(xù)變化的，不突變，實驗中又不可能把所有時刻的速度都測出來。）2．描繪V-t圖：將數(shù)據(jù)描繪V-t圖象描繪曲線時要注意什么？擬合，順勢平滑，如果有些點難以落在曲線上，應該使它們大致均勻地分布在曲線兩側，點數(shù)不能太少。物理實驗中常用的打點計時器有兩種，分別是的電磁打點計時器和電火花打點計時器。以前經(jīng)常用的是前者，電磁打點計時器。這種打點計時器工作時使用的是低壓交流電源，一般是4伏到6伏。電磁打點計時器使用時需要學生電源為其供電，將220伏交流電變成低壓交流電，并且電磁打點計時器工作時電壓也需要調節(jié)，在4到6伏反復調整，直到打出清晰的點跡，如果有拖拉就需要調整針的長短。因為電磁打點計時器工作時，在打點時紙帶與復寫紙及針是壓在一起的，不可避免存在摩擦。調節(jié)針的長短，盡量短些可以減小摩擦。這種摩擦會帶來誤差，無論怎么調節(jié)，誤差只能減小不能消失。只因如此，人們進行技術創(chuàng)新，制造出來電火花打點計時器，這種計時器用電火花打點，沒了打點針與復寫紙和紙帶的接觸，大大減小了摩擦阻力，大幅減小誤差。綜上，電磁打點計時器現(xiàn)在不用的原因是存在較大的摩擦阻力，誤差較大，并且使用之前需要調節(jié)不方便。電火花打點計時器使用時無需調節(jié)，并且相比前者大大減小了阻力，誤差大大降低，現(xiàn)在已經(jīng)完全替代電磁打點計時器。另一個區(qū)別是，電磁打點計時器使用的是復寫紙，電火花計時器使用的是墨粉盤，這一點需要注意，兩種圓盤形狀相同，材料不同顏色也有差異。誤差題點電磁打點計時器誤差分析就像紙帶上出現(xiàn)短線、、、等什么的，具體一點兒，并分析出現(xiàn)這種情況的原因短線原因有2個：一打點計時器電壓過高，電磁鐵磁性強振針擺動大，二是振針距離復寫紙的距離過小，舉一反三：若以上講的相反那么紙帶上就會沒有點。這個實驗誤差總的有：阻力誤差，交流頻率不穩(wěn)，測量，計算誤差等在使用打點計時器時（A）A．應先接通電源，再讓紙帶運動B．應先讓紙帶運動，再接通電源C．在讓紙帶運動的同時接通電源D．先讓紙帶運動或先接通電源甲乙兩個同學用打點計時器分別記錄了兩個物體的運動情況如圖所示，打點計時器的振針每1秒鐘內上下振動共50次，每打兩個點之間的時間間隔相同，通過紙帶上各點的情況分析下面問題：在甲紙帶上，A-D點的時間間隔________甲紙帶上G-I點的時間間隔（選填“大于”、“等于”或“小于”）；乙紙帶從A到I點的總時間是________秒．答案：大于；0.16某同學用打點計時器打出兩條紙帶，如圖所示．某小組4名同學觀察紙帶后，各發(fā)表意見如下，說法正確的是（B）

A．由于第一條紙帶點與點之間距離不均勻，說明相鄰兩個點的時間間隔是不同的B．由于打點計時器均勻的振動，不論怎樣拉紙帶，相鄰兩個點的時間間隔總是相同的C．第一條紙帶有7個點，拉紙帶的時間是0.14秒D．以上說法都有錯誤將打點計時器按照正確方法安裝好，用手拖動打點紙帶，打點針在紙帶上打下一系列點。以紙帶上看得清的某個點為起點，給打點編號。分別標上編號1、2、3、4、5、6，用刻度尺量出兩相鄰點之間的距離，填入下表。附：實驗時紙帶。（1）這樣兩個編號之間的時間即為_______秒。（2）由于兩相鄰點之間對應的時間_____________填“相同”或“不相同”），由上表即可判斷出紙帶運動時在相等的時間間隔內通過的距離________填“相等”或“不相等”）。答案：0.02；相同；相等（根據(jù)實際測量結果，也可以得出不相等）如圖所示，重物A和B分別掛在彈簧測力計下（GA>GB），重物下端的紙帶穿過打點計時器，用彈簧測力計拉動重物豎