1、 第 1 页 共 4 页 高一物理导学案 （ 1.4实验：用打点计时器测速度） 班级 _姓名 _学号 _时间 _ 【 导学 目标】 1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会安装并使用打点计时器。 2.学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度和测量瞬时速度。 3.明确速度 时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出实验中的速度 时间图象。 【 导学 过程 】 1.打点计时器的认识 电磁打点计时器是一种使用低压交流 的计时仪器，其结构如图所示。它的工作电压是 6V 以下。电源频率是 50Hz 时，它每隔 O 02s打一个点。 电火花计时器
2、是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，其结构如图所示。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带之间。当接通 220V 交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是 50Hz 时，它每隔 O 02s 打一次点。如果把纸带跟运动的物体连接在一起，打点计时器便在纸带上打下一系列的点， 这些点既记录了运动物体在不同时刻的位置，也记录了相应的时间。通过对纸带上点子之间距离的研究，可以了解物体运动的情况。 注意事项： 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
3、线，应调整一下振针距复写纸片的高度，使之增大一点。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。释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。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。 （ 1)电磁打点计时器使用 的是 _(填直流或交流电 ),其工作电压为 _ (2)我国交流电的频率为 50Hz,使用这种电源时 ,每隔 _秒打一个点 ,即相邻两个点之间的时间间隔是 _. （ 3）电火花计时器使用的是 _(填直流或交流电 ),其工作电压为 _ (4)电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比
4、较 _,实验误差也就比较 _。 【交流与讨论】 导疑 1.振针打的点不清晰或打不出点可能有哪些情况 ? 导疑 2.为什么要先打开电源让打点计时器先工作 1 2s再松手打纸带 ?可不可以 先松手再打开打点计时器的电源 ? 第 2 页 共 4 页 2 操作步骤 ： 了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。 把纸带装好。 启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。 取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，如果数出 n 个点 , 这些点之间的间隔数为 _个， 计算出纸带从第一个点到第 n 点的运动时间用 t = _ s。 用刻度尺测量出从第一个点到第 n个点
5、的距离。 利用公式 =_计算出纸带在这段时间内的平均速度，把测量和计算的结果填入表 1 中。 表 1： 纸带在某段时间内的平均速度 点子数 n 点子间隔数n-1 运动时间 t/s 位移 /m 平均速度 / ( m/s ) 【典型例题 1】 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，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位移 C瞬时速度 D平均速度 【 导练 1】 在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是 ( ) A打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源 ，待计时器开始打点再释放小车； B要舍去纸带上密集点，然后选取计数点。 C打点频率
6、为 50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为 0.1s D实验中应使小车速度尽量小些 【 导练 2】在练习使用电火花打点计时器的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，步骤顺序排列正确的是 ( ) 把计时器上的电源插头插在交流 220 V 电源插座上，按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点 把电火花计时器固定在桌子上 将纸带穿过打点计时器的限位孔，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间 用刻度尺测量纸带通过的距离 x 取下纸带数一下纸带上共有多少个点，记为 N，则点子的间隔数为（ N -1
7、），纸带的运动时间为（ N -1） 0.02 s 计算纸带运动的平均速度： v= x/ t, 把结果填入下表： A B. C. D. 点子数 N 点子间隔数 N -1 运动时间 t/s 位移 x/m 平均速度 v/(m s-1) 第 3 页 共 4 页 3.用打点计时器测量瞬时速度 思想方法：用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度 .所取的时间间隔越接近该点，这种描述方法越准确 . 示例：如图 1 4 4，测量出包括 E 点在内的 D、 F两点间的位移 x和时间 t，算出纸带在这两点间的平均速度 v =tx，用这个平均速度代表纸带经过 E 点时 的瞬时速度 . 图 1 4 4
8、 tx可以大致表示 E 点的瞬时速度， D、 F两点离 E 点越近，算出的平均速度越接近 E 点的瞬时速度 .然而 D、 F两点距离过小则测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点 . 学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移 x，同时记录对应的时间 t，根据 v =tx算出各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度 。 【典型例题 2】 如图 1 4 5 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为： AC=14.0 mm， AD=25.0 mm.那么由此可以算出纸带在 AC间
9、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. 图 1 4 5 4.用图象表示速度 以速度 v 为纵轴，时间 t 为横轴在方格纸上建立直角坐标系，根据表 3 中的 v、 t 数据，在坐标系中描点，用一条平滑曲线来“拟合 ”坐标系中描出的点，这就是速度时间图象（ v-t 图象）。根据实验数据的最大值和最小值合理选取 x、 y 轴的单位长度，使所描的图象充满坐标平面的大部分空间。 第 4 页 共 4 页 【典型例题 3】 如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带， 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6 是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有
10、四个点未画出，各计数点到 0 的距离如图所示 ,求出各计数点的瞬时速度并画出速度一时间图线。 【 导练 3】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=5.18 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 （ f=50Hz）（结果保留两位有效数字） 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。 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。 位置 1 2 3 4 5 v/ (m/s)
