实验：用打点计时器测量物体的速度和加速度.doc

1、 1授课类型 打点计时器测速度和加速度教学目的1.掌握打点计时器的原理及其使用方法。2.掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。3.能利用打出的纸带测定某段时间内的平均速度。 4.掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法。并利用测出的速度,画出 v-t 图象,通过图象来分析物体的运动情况.5.掌握建立图像的一般规律,了解用图像研究物理问题的方法。6.培养学生养成良好的实验习惯和实验态度;培养学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度.教学内容.课堂导入考点分析：(1) 考查重点：利用打点计时器测出物体运动速度，得到 v-t 图像，从而分析物体运动情况。(2)

2、2016 高考考向前瞻：运动图像。考查从图线斜率、面积、正负等判断物体的运动情况，并近而延伸至对受力和功能关系的综合分析。.同步讲解一、要点提纲:2打点计时器1. 仪器介绍打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔 0.02s 打一个点（由于电源频率是 50Hz） 。纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。2. 分类（1）电磁打点计时器图示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号及名称。当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断变化，振片就会因反复地受到向上、向下

3、的吸引而不停地振动起来当交变电流的频率是 50 Hz 时，电磁打点计时器的振针每 0.02 s 打下一个点。（2）电火花计时器图示是电火花计时器的构造图图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称见图。21电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显示出点迹的计时仪器.当电源的频率是 50Hz 时,它的脉冲放电周期也是 0.02s，即每隔 0.02s 打下一个点。试一试1.打点计时器能使用直流电源吗？为什么？答：不能。因为直流电无法改变电流方向，交流电可以使针或者火花塞放电打点假设交流电源的频率不是 50Hz，而是 60 Hz，打点计时器还是每隔 0.02 s 打一个点吗？这时它将每隔多长

4、时间打下一个点？答：不是。此时，即每隔打下一个点3. 使用（1） 电磁打点计时器的使用用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面通电，振片带动振针打点若纸带运动，其上就会留下一行小点。 （穿孔 压复 通电 打点）如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算。（2） 电火花计时器的使用使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹。 （套轴 穿孔 通电 按脉 打点）这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较

5、小。18（3） 两种打点计时器异同比较实验一：用打点计时器测速度1. 根据平均速度定义式,当很小时，可以认为表示 t 时刻的瞬时速度。2. 下图所示为用打点计时器打出的一条纸带，相邻两点间的时间间隔为 T，则 A,B,C 三点对应的速度为:3. 纸带的处理 判断物体的运动规律18 计算变速直线运动中某段的平均速度纸带在某段时间内的平均速度试一试下图所示为同一打点计时器打出的 4 条纸带，其中，平均速度最大的是哪一条（ ）18解析：选 A。由于打点计时器打点的时间间隔相等，在打下相同个数点的过程中，所用的时间相同，而纸带A的位移最大，所以纸带 A的平均速度最大。 用打点计时器测量瞬时速度D、F

6、两点离 E 越近，算出的平均速度越接近 E 点的瞬时速度。然而 D、F 两点过小则测量误差增大。应该根据实际情况选取这两个点。1. 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.(保留两位有效数字)解析：由题意知，相邻两点间的时间间隔为 0.02 sAC 间的距离为 14 mm0.014 m，AD 间的距离为 25 mm0.025 m.由公式得：m/s0.35 m/s ， m/s0.42 m/s.18B 点的瞬时速度更接近于 0.35

7、 m/s.答案：0.35 0.42 0.354.用图象表示速度通过对纸带的计算，我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度，如表 1，要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于 v-t 图象（见下图） 。1.如图是甲、乙两物体运动的速度图象，下列说法正确的是( )18A物体甲处于静止状态 B物体乙刚开始时以 5 m/s 的速度与甲物体同向运动C物体乙在最初 3 s 内的位移是 10 D物体乙在最初 3 s 内的路程是 10 m解析：选 BD 根据图象可知，物体甲速度横为 10m/s，所以 A 错；开始时，甲乙速度皆为正值，B 对；最初 3s 内，乙图象与 x 轴所谓面积是 0，故乙位移为 0

8、，但路程为面积每部分的绝对值的和，故乙路程为 10m，D 对。实验一：用打点计时器测加速度1、实验原理设物体做匀加速直线运动，加速度是 a，在各个连续相等的时间 T 里的位移分别是，则有：以此类推：由此还可得到： 同理有 可见，测出各段位移即可求出 ，再算出的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度2、常用方法图像法求出第 n 点时纸带的瞬时速度（一般要 5 点以上） ，然后作出 v-t 图像，用 v-t 图像的斜率求物体运动的加速度。18根据表格做出 v-t 图像如下： 利用“逐差法”求加速度 由于物体做匀变速运动，所以满足在连续相等的时间间隔内位移差相等，即 x=可得 a=，但利用

9、一个x 求得的加速度偶然误差太大，为了减小实验中的偶然误差，分析纸带时，纸带上的各段位移最好都用上，方法如下：(a)如图所示，若为偶数段，设为 6 段，则，然后取平均值，即，或由直接求得； (b)若为奇数段，则中间段往往不用，如 5 段，则不用第三段，则，然后取平均值，即；或去掉一段变为偶数段由1. 在“测定匀变速直线运动的加速度” 的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为 50Hz，如图所示是一次实验得到的一条纸带，纸带 上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取 0、1、2、3、4、5、6 七个计数点，用刻度尺量出 1、2、3、4、5、6 点到 0 点的距离

10、分别为 1.40cm、3.55cm、6.45cm、10.15cm、14.55cm、19.70cm由纸带数据计算可得计数点 4 所代表时刻的瞬时速度大小为 v4=_ m/s，小车的加速度大小 a=_m/s2 （结果保留三位有效数字）18解析: 根据平均速度代替瞬时速度得：，由题意得两个相邻计数点间的距离为：x1=0.0140 m，x2=x2-x1=0.0215m，x3=x3-x2=0.0290m，x4=x4-x3=0.0370m，x5=x5-x4=0.0440m，x6=x6-x5=0.0515m。采用逐差法得：故答案为：0.405；0.756.知识结构打点计时器原理1打点计时器振针打点的周期，决

11、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解析：选 B。当电流变化一个周期时，振片在竖直方向上振动一个周期，所以打一次点，即在交流电的一个周期内打点一次，即每两个点间的时间间隔等于交流电的周期而交流电的周期又等于电源的频率的倒数。2.当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列说法错误的是（ ）A点痕记录了物体运动的时间B点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移C点在纸带上的分布情况，反映了物体的形状D点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况解析：选 C。打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，故 A 正确；同时也记录了