1、 We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 1 -第四讲 实验：用打点计时器测速度【第一部分】知识点分布1.打点计时器的使用。 （重点）2.由纸带计算物体运动的瞬时速度。 （重点）3.画物体的速度时间图象。 （考点）4.对纸带数据的处理。 （难点）5.画图象的方法。 （难点）【第二部分】高频常考知识点总结一、仪器1.打点计时器的认识2.工作原理(1)电磁打点计时器使用的是直流电还是交流电?其工作电压为多少?(2)我国交流电的频率为 50Hz,使用这种电源时,每隔多长时间打一个点,即相邻两个点之间的时间间隔是多少?(3
2、)打点计时器打出的纸带可以记录某段时间内的位移,能不能记录时间?(4)说出电磁打点计时器的构造?工作原理?如图 141 所示。(5)复写纸放在纸带上边还是下边?(6)解释电火花计时器的工作原理?如图 142 所示,它与电磁打点计时器相比,哪一种误差小?原因是什么?We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 2 -二、使用选择一条点迹清晰的纸带,如图 143 所示,回答下列问题:(1)怎样从打出的纸带中获取数据?(2)怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？(用纸带上两个点之间的距离除以两个点之间的时间间隔,即根据 v=
3、 x/ t，求出在任意两点间的平均速度，这里 x 可以用直尺测量出两点间的距离， t 为两点间的时间间隔数与0.02s 的乘积。)(3)在打出的 B、C 两个点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是多少?(4)如果纸带上的点迹分布不均，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？(在纸带上相邻两点间的时间间隔均为 0.02s，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小)3.用打点计时器测量瞬时速度(1)在图 143 中求出 B、C 之间的平均速度,如果要求不很精确,能否用该平均速度表示 B点右边一点的瞬时速度?(2)能否把该点的速度表示的更准确一点?(3)如果想每隔 0.1s 测一次速度,应怎么
4、办?(4)把测量所选“测量点”在内的一段位移填入表格。(5)引导学生求出上述“测量点”附近的平均速度。(6)引导学生把上述的平均速度作为对应点的瞬时速度填入表格。(7)引导学生分析表格中速度的变化情况。4.用图象表示速度为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用 v-t 图象来表示速度随时间的变化规律。以速度 v 为纵轴，时间 t 为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度 v 与时间 t 关系的图象。(1)图象上每一点的意义是什么?(表示该时刻物体的瞬时速度)(2)如要求这些点中间一个时刻的速度是多少,应
5、怎么办?(把这些点连接起来,在连线上与该时刻对应的点的速度就是该时刻的瞬时速度)(3)把这些点连接起来,是什么形状?(是折线。因速度的实际变化是比较平滑的,故要用平滑的曲线把它们连接起来)【经典练习】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加速度 D平均速度解析：从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间，因为两个点的时间间隔为 0.02s.故 A 选项正确。用刻度尺量一下任意两个点间的距离，就知道了物体的位移。故 B 选项正确。从纸带上不能直接得到加速度、平均速度，只可以间接计算。故 C、D 选项错
6、误。答案：AB图 143We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 3 -2.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为 50 Hz 时，振针每隔 0.02 s 在纸带上打一个点，现在用此打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于 50 Hz 时，数据计算仍然是按照每隔 0.02 s 打一个点来处理的则测出的速度数值与物体的实际速度相比，是偏大还是偏小?为什么?解析：当电源频率低于 50 Hz 时，实验中实际时间间隔大于 0.02 s，数值计算时如按照实际时间间隔，得到实际速度，若实验时仍用 0.02 s
7、 作为时间间隔来计算，实验数值比物体的实际速度偏大点评：有关实验误差的分析对学生来说是一个难点，突破方法是根据实验原理分析，同学们应该仔细体会，理解3.用同一底片对着小球运动的路径每隔 0.1 s 拍一次照，得到的照片如图 144 所示求小球的平均速度图 144解析：根据题意，小球从 1 cm 到 6 cm 位置，位移 s5 cm，所用时间 t0.3 s，平均速度 vs t0.17 ms点评：本题初看是一新情景的题，经分析可看出本题的做法与利用打点计时器打出的纸带进行数据处理的方法一致题目不难，学生能很快求出平均速度所以培养学生的迁移能力是非常重要的4.如图 145 所示，是一条利用打点计时器
8、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解析:(1)1 点是 0、2 间的中间时刻，求出 0、2 间的平均速度即可认为是 1 点的瞬时速度，同理 2、3、4、5 点的瞬时速度也可求出0 和 6 两个点的瞬时速度不便求出然后画出速度一时间图线注意相邻计数点间的时间间隔 T0.1s即:v1=0.195m/s,v2=0.40m/s,v3=0.51m/s,v4=0.69m/s,v5=0.70m/s。(2) 以 O 点为坐标原点建立直角坐标系横坐标：表示时间 纵坐标：表示速度根据第
9、一问计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到图象如图 146 所示图 146We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 4 -5.图 147 为打点计时器打出的一条纸带，从纸带上看，打点计时器出的毛病是( )A.打点计时器接在直流电源上 B.电源电压不够大C.电源频率不够大 D.振针压得过紧6.甲、乙两物体的 v t 图象如图 l48 所示，则 （ ）A甲、乙两物体都做匀速直线运动B甲、乙两物体若在同一直线上，就一定会相遇C甲的速率大于乙的速率D甲、乙两物体即使在同一直线上，也不一定会相遇7.某兴趣小组的同学们在做
10、“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图 149 所示，图中直尺的单位为 cm，点 O 为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D依次表示点 O 以后连续的各点。已知打点计时器每隔 T=0.02 s 打一个点。（1）打点计时器打下点 G 时重锤的速度可用表达式 vG=_进行计算，式中各量的意义是_（2）用上式计算出打下点 G 时重锤的速度为 vG=_m/s8.在“用打点计时器测速度”的实验中，某次实验中的纸带如图 1410 所示，取 O 为起点位置，每隔 5 个间隔为一个计数点，实验使用的电源是 50 Hz 的低压交流电源，其中OA0.60 cm， OB2.40 cm，
11、 OD9.60 cm则 OC 距离是_cm，在 B 计数点处的瞬时速度 v8_ms （图中单位为 cm）9.下列关于使用打点计时器的说法，其中正确的是（ ）A.不要在未放纸带时通电打点，每次打点完毕，应及时切断电源，切忌长时间通电使用B.每打完一条纸带，要将复写纸调整一下，确保下一次打点清晰C.若发现振片振幅不稳定，应调节振片螺母，以使振动稳定D.若打出的点带尾巴或双点，则是由于打点针太长所造成的，应适当调节打点针的长度10.利用打点计时器打出的纸带可求出（ ）A.能准确求出某点的瞬时速度B.能粗略地求出某点的瞬时速度C.能准确求出某位移内的平均速度图 147图 149图 148图 1410W
12、e must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 5 -D.可利用某时段的平均速度代表某点的瞬时速度11.下列关于打点计时器的说法中正确的是 （ ）A打点计时器使用低压直流电源B打点计时器使用低压交流电源C使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为 0.02 sD使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为 0.1 s12.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片压在纸带的上面B使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C使用打点计时器在拉动纸带
13、时，拉动的方向应与限位孔平行D使用打点计时器时应将打点计时器先固定在桌子上13.甲和乙两个物体在同一直线上运动, 它们的 vt 图像分别如图 1411 中的 a 和 b 所示. 在 t1时刻( )A.它们的运动方向相同B.它们的运动方向相反C. 甲的速度比乙的速度大D. 乙的速度比甲的速度大14.如图 1412 所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动 （ ）A BC D图 141215.电磁打点计时器的电源应是_电源，通常的工作电压为_伏，实验室使用我国民用电时，每隔_秒打一次点，如果每打 5 个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为_秒。16.如图 1413 所示
14、是一条利用打点计时器打出的纸带，求 A 点的瞬时速度图 1413图 1411We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 6 -17.如图 1414 所示是用纸带拖动小车用打点计时器测定速度打出的一条纸带 A、 B、 C、 D、 E 为我们在纸带上所选的记数点相邻计数点间的时间间隔为 0.1 s试求：打点计时器打下 B、 C、 D 各点时小车的即时速度图 141418.利用打点计时器研究一个约 1. 4 高的商店卷帘窗的运动。将纸带粘在卷帘底部，纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动。打印后的纸带如图 1415所示，数
15、据如表格所示。纸带中 AB、BC、CD每两点之间的时间间隔为 0.10s，根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度 V 平均 。可以将 V 平均 近似地作为该间距中间时刻的即时速度 V。（1）请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的 V-t 图线。（2）AK 段的平均速度为 m/s。六、课堂训练及跟踪练习答案课堂训练参考答案:1.CD;2.ACD;3.(1) ，FH 表示 F、H 两点间的距离,v G= 1.30 m/s;4. TvG26.00,0.54。跟踪练习参考答案:1.ABCD;2.BCD;3.BC;4.BCD;5.AD;6.B;7.低压交流，46,0.02 秒，0.1;
16、8.4m/s;9.vB=0.26m/s,vC=0.30m/s,vD=0.34m/s;10.（1）如图 1416 所示,(2)V AK=1.39m/s。图 1415We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 7 -【课后作业】1运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（ ）A物体运动的时间 B物体在不同时刻的位置C物体在不同时刻的速度 D物体在不同时间内的位移2手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有 6 个连续清晰的点，测出这 6 个点的第 1 点到第 6 点的距离为
17、 18cm，则（ ）A手运动的平均速度为 0.03m/s B手运动的平均速度为 1.5m/sC手运动的平均速度为 1.8m/s D手运动的平均速度为 180m/s3如图 15 所示，是某人练习使用打点计时器得到的纸带，纸带的右端后通过打点计时器从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是 若所用电源频率为50Hz，从打下 A 点到打下 D 点，共 13 点，历时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度是 m/sBD 段的平均速度是 m/s4某组学生研究小车从斜面上滑下实验，得到如图 16 所示的纸带，纸带上的计数点用O、A、B、C、D、E 表示根据图上数据，可判断小车做什么运动？小车经过 B
18、 点时的速度是_cm/s，小车经过 D 点时的速度是 _cm/s(相邻计数点间的时间间隔为0.1s)5有的同学怕下雨天的电闪雷鸣，其实看到闪电与听到雷声的时间差较大时，说明它离我们较远假设闪电与雷鸣的时间差为 ，试着计算一下雷电发生地的距离t6图 17 是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一条纸带根据图中的数据，计算物体在 AB 段、BC 段、 CD 段和 DE 段的平均速度大小，判断物体运动的性质A B C D图 15A B C D EO0 10 20 30 40 cm图 16A B1.20C D E1.90cm2.40 2.38图 17We must not lie down,a
19、nd cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 8 -7电火花打点计时器使用交流 V 电源工作，它是利用 在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器工作电源频率是 50Hz，如果用它测量时，实验者不知工作电压的频率变为 60Hz，仍按 50Hz 的频率计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比是 （填 “偏大” 或“偏小”） 8使用电磁打点计时器时，纸带应穿过 ，复写纸片应套在 上，并要放在纸带的 面；打点时应 接通电源，释放纸带根据图 13 所示的打点计时器构造图，指出各主要部件的名称：_， _，_ ，_， _， _，_， _，_9某次实验用打点计时器交流电的频率为
20、50Hz，纸带的记录如图 14 所示,图中 O 点为纸带的第一个点，接下来的前几个点模糊,因此从 A 点开始每打五个点取一个计数点,推测纸带的运动是加速还是减速？在打出 A、F 这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是多大？ B 点的瞬时速度为多大？1 B、D 2 C3减速运动，0.24s，7.7510 -2m，0.323m/s，0.203m/s4加速运动，65cm/s，122.5cm/s5 tv解析：设闪电速度为光速 C，雷鸣速度为声速 v，雷电发生地的距离为 x则有 txO A B1.30C D E F G3.456.3410.08 14.4019.55单位:cm图 14图 13We mu
21、st not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 9 -vCtx因光速远大于声速，可近似认为 tvx6物体在 AB 段、BC 段、 CD 段和 DE 段的平均速度大小分别是19.0cm/s、60cm/s、60cm/s、59.5cm/s，物体运动的性质是先加速，后匀速解析：AB 段的平均速度为 scmscv/0.19/.01BC 段的平均速度为 642CD 段的平均速度为 scsv/.3DE 段的平均速度为 m5.9084在误差范围内，可认为 ，则物体先加速，后匀速scmv/67220，电火花，偏小8限位孔，定位轴，上，先，后；接线柱线
22、圈振片永久磁铁振针限位孔复写纸定位轴纸带9从 A 点开始每打五个点取一个计数点，计数点间只有 5 个间隔，则计数点间运动的总时间为 t=0.025s=0.1s，每隔 0.1s 纸带运动的位移分别是2.15cm、2.89cm、3.74cm、4.32cm、5.15cm，说明纸带作加速运动A、F 间纸带运动的平均速度为 scmtxv/0.361.059B 点的瞬时速度可以用 AC、AD、AE 或 AF 段的平均速度表示，其中 AC 段的平均速度最接近 B 点瞬时速度 sctACvB /4.5.46om)We must not lie down,and cry,God help us 我们不能坐以待毙，等待上帝的救助 - 10 -
