用打點計時器測量小車的速度 高一上學期物理教科版（2019）必修第一冊

第一章

描述運動的基本概念第4節(jié)

用打點計時器測量小車的速度

中國作為世界四大文明古國之一，發(fā)明計時器的歷史很悠久。從古至今你知道哪些計時器？曰咎擺鐘秒表手表原子鐘如何測量速度呢？兩種計時器的比較項目電磁打點計時器電火花計時器電源約6V低壓交變電源220V交變電源打點頻率頻率50Hz、打點時間間隔0.02s頻率50Hz、打點時間間隔0.02s打點方式振針通過復寫紙在紙帶上打點火花放電使墨粉在紙帶上打點阻力來源紙帶與限位孔的摩擦，振針與紙帶打點時的摩擦紙帶運動時受到的摩擦說明電火花計時器對物體運動的摩擦力較小，應優(yōu)先選用1.學會用打點計時器測量物體的速度。2.能利用v-t圖象分析實驗數(shù)據(jù)，描述物體的運動。01實驗設計使小車拉動紙帶運動，用打點計時器按相同的時間間隔在紙帶上打出一系列點跡，這些點跡對應著各時刻小車的位置。通過測量各個時刻小車的位置，算出相鄰時刻間的位移，我們就可以算出小車的速度了。小車、附有滑輪的長木板、打點計時器、紙帶、細繩、刻度尺坐標紙02實驗器材1.如圖所示,把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路。03實驗步驟2.把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過滑輪,把紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的一端固定在小車的后面。3.把小車停在靠近打點計時器處,接通電源后,待打點穩(wěn)定后,用手拉動細繩,使小車沿木板做直線運動.待小車運動約一半距離時松開手,使小車依靠慣性繼續(xù)運動直到左端紙帶上會留下一系列點跡。4.更換紙帶，讓小組的每一位同學都親自動手提動小車運動，并打出一條比較清晰的紙帶。04數(shù)據(jù)處理1.在紙帶上選取一段點跡清晰并且沒有重疊的區(qū)間,把第1個點標為O,而后依次標為A、B、C、D。2.用刻度尺測量各點的位置(一般使刻度尺的零刻度線與O點對齊,即O點的位置記為0),并記錄在表1中。計數(shù)點序號OABCDE…計數(shù)點對應的時刻/s00.020.040.060.080.10計數(shù)點對應的位置坐標x/m表1

相鄰計時點間的位移Δx/sxOAxABxBCxCD

xDExEF…相鄰計時點間的平均速度v/(m·s-1)OAABBCCD

DE

EF…表205繪制v-t圖像(1)用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標系，把相鄰計時點間的平均速度當作起始點的瞬時速度，在坐標紙上繪制v-t

圖像。(2)v-t圖像的意義v-t圖像能非常直觀地反映速度隨時間變化的情況，它并不是物體的運動軌跡。06注意事項(1)實驗前，應將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先輕輕試拉紙帶，應無明顯的阻滯現(xiàn)象。(2)使用計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再拉動紙帶。(3)手拉動紙帶時速度應快一些，以防點跡太密集。(4)使用電火花計時器時，應注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面。(5)使用電磁打點計時器時，如打出點較輕或是短線，應調(diào)整振針距復寫紙的高度。(6)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應立即關(guān)閉電源。(7)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離)。讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位。07誤差分析(1)利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度造成系統(tǒng)誤差。為減小此種誤差，應取以計數(shù)點為中心的較小位移Δx來求平均速度。(2)測量計數(shù)點間的位移x帶來誤差。減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離，再分別計算出各計數(shù)點間的距離。(3)作v-t圖象不用坐標紙、尺子，坐標單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差。1.以下是練習使用電火花打點計時器的部分實驗步驟，其中錯誤的操作是（）A.把打點計時器固定在桌子上，把墨粉紙盤套在紙盤軸上，讓紙帶穿過限位孔B.把打點計時器與6V低壓直流電源相連C.用手水平地拉動紙帶，然后啟動電源D.關(guān)閉電源，取下紙帶，用刻度尺測量最后一個點與計時起點的距離x0，用公式v＝

計算紙帶運動的平均速度BC2.(1)在某次實驗中，某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C…七個點進行研究，這七個點和刻度尺標度對應的位置如圖所示.(打點計時器所用電源頻率為50Hz)可求出A點到D點的距離是_____cm.(2)由實驗數(shù)據(jù)可得A點到D點的平均速度是_____m/s；B點的瞬時速度是_____m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)4.100.140.133.如圖是實驗中得到的一條紙帶，從0點開始每5個點取一個計數(shù)點(打點計時器的電源頻率是50Hz)，依照打點的先后次序編為1、2、3、4、5、6，測得x1＝1.22cm，x2＝2.00cm，x3＝2.78cm，x4＝3.62cm，x5＝4.40cm，x6＝5.18cm。(1)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T＝_____s。0.1(2)計數(shù)點2、4之間的平均速度大小v24＝______m/s。(3)打點計時器打下計數(shù)點3時，紙帶的速度大小v3＝______m/s。0.320.324.如圖所示是一條打點計時器打出的紙帶，電源頻率為50Hz,0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個打出的點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示。(1)求出2、4計數(shù)點的瞬時速度并填入表格。

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