1、第一章 运动的描述 1.4 实验：用打点计时器测速度（学案） 蓬私高一物理组 2011/9/13 班级 姓名 一、考点自学 一、实验原理 1两种打点计时器(电磁打点计时器和电火花计时器)在接通 50 Hz 的交流电源时，打 点时间间隔都是 0.02 s. 2当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带上的点就相应地表示出物体在 不同时刻的位置，纸带上各点之间的间隔就表示相应时间间隔中物体的位移，根据平均速 度的定义式 ，当 t很短时，可以认为 等于 t 时刻的瞬时速度v xt xt 二、实验器材 打点计时器(电磁打点计时器或电火花计时器 )、纸带、刻度尺、交流电源、导线等 两种打点计时器的比
2、较： 电磁打点计时器 电火花计时器 电源种类 6V 以下低压交流电源 220 V 交流电源 打点频率 打点时间间隔 0.02 s、 频率 50Hz 打点时间间隔 0.02 s、 频率 50Hz 打点方式 振针通过复写纸在纸带上打点 火花放电使墨粉在纸带上成点 阻力来源 纸带与限位孔的摩擦； 振针与纸带打点接触时的摩擦 纸带与限位孔的摩擦； 摩擦阻力比电磁打点计时器小 电火花计时器比电磁打点计时器更精确，实验误差小。 三、实验步骤 1把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，压在复写纸的下面 2把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接 3打开电源开关，用手水平地拉动纸带使
3、它在水平方向上运动，纸带上就打下了一系 列点 4关闭电源，取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点，如 果共有 n 个点，那么点的间隔数为 n1 个，纸带的运动时间 t0.02(n1) s. 5用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离 x. 6利用公式 ，计算出纸带在这段时间内的平均速度v x t 7从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测 量的地方找一个开始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明 A、B、C、D，如图所示， 测出 O 到 A、A 到 B、B 到 C之间的距离 x1、x 2、x 3. 四、数据处理 1表格法 打点计时器
4、打点的周期为 T，则 A、B、C、D各点的瞬时速度分别为： vA 、v B 、v C ，v D x1 x22T x2 x32T x3 x42T x4 x52T 把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动。 位置编号 1 2 3 4 5 6 (Xn+Xn+1)/m v/(m/s) 2图象法 (1)图象的描绘：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 测得的速度值在坐标系中描点，然后用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了一条能够 描述纸带运动的速度 v 与时间 t 关系的图象称为速度 时间图象，简称速度图象，即 v-t 图象 (2)v-t 图象的意义 v-t 图象非常
5、直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹 (3)v-t 图象中反映的物理量 任一时刻瞬时速度的大小。 速度的方向。速度为正，表示物体沿规定的正方向运动， 速度为负，表示物体沿规定的正方向的反方向运动 从 v-t 图象上可以直观的看出速度随时间的变化情况 匀速直线运动的图象是一条平行于 t 轴的直线 五、注意事项和误差分析（略） 二、典例分析： 题型一、打点计时器的原理及使用 例 1、电磁打点计时器是一种使用_电源的计时仪器，它的工作电压为 _，当电源频率为 50 Hz 时，它每隔_s 打一次点使用电磁打点计时器时， 应将纸带穿过_，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的_面；应把
6、_电源用导线接在接线柱上；打点时应先_，再让纸带运动 题型二、纸带的测量、分析和计算 例 2、 如图所示为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔 0.02 s 打一个点，图中 O 点为 第一个点，A、B、C、D 为每隔一点选定的计数点根据图中标出的数据，纸带上 A、C 两点对应的时间为_s，纸带在 A、D 间的平均速度为_cm/s，打 B 点时纸带的瞬 时速度为_cm/s，你能求出打 O、D 点时间内纸带的平均速度吗？为什么？答：_ _ _. 变式练习：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 度尺测量情况如图 145 所示，纸带在 A、C 间的平均速度为_m/
7、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. 题型三、利用 v一 t 图象判断物体的运动 例 3、 图是甲、乙两物体运动的速度图象，下列说法正确的是( ) A物体甲处于静止状态 B物体乙刚开始时以 5 m/s 的初速度与甲物体同向运动 C物体甲在最初 3 s 内的位移为 30 m D物体乙的运动方向在 1 s 时发生变化 变式练习：某物体的 vt 图象如右图所示，则该物体 ( ) A做往复运动 B做匀速直线运动 C朝某一方向做直线运动 D以上说法均不正确 三、堂堂清练习： 1当纸带与运动物体连接时，打点计时器接通频率恒定的电源，在纸带上打出一系列点 迹下列关
8、于纸带上点迹的说法中，正确的是( ) A点迹越密集，说明物体运动越快 B点迹越密集，说明物体运动越慢 C点迹越密集，说明振针打点越快 D点迹越密集，说明振针打点越慢 2一同学做实验时，发现纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是( ) A交流电压不稳定 B打点计时器接在直流电源上 C电源频率不稳定 D振针压得过紧 3质点做匀速直线运动，从 O 点经时间 t1 到达 A 点，如图所示的图象中，能正确表示该 质点运动图象的是( ) 四、日日清练习 1接通电源与让纸带随物体运动，这两个操作的先后次序应当是( ) A先接通电源，后释放纸带 B先释放纸带，后接通电源 C释放纸带的同时接通电源 D先释
9、放纸带或先接通电源都可以 2.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，我们不 用公式计算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 3利用打点计时器打出的纸带( ) A能准确地求出某点的瞬时速度 B能粗略地求出某点的瞬时速度 C能准确地求出某段时间内的平均速度 D可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度 4.在一次实验中,某同学不知道所使用的交流电源的实际频率已超过 50 Hz,那么,他计算出 来的瞬时速度值与真实值相比 ( ) A.偏大 B.偏小 C.相等 D.不能确定 5一枚小火箭由地面竖直向上发射时的
10、速度时间图象如图所示，则火 箭上升到最高点位置时对应图中的( ) AO 点 BA 点 CB 点 DC 点 6使用电火花打点计时器分析物体运动情况的实验中： (1)在如下基本步骤中，正确的排列顺序为_ A把电火花打点计时器固定在桌子上 B安放纸带 C松开纸带让物体带着纸带运动 D接通 220 V 交流电源 E按下脉冲输出开关，进行打点 (2)在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在_ 上，还要检查 _是否夹在纸带之间 7当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹下列关于纸带上点迹的说法 中正确的是( ) A点迹记录了物体运动的时间 B点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
11、 C纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状 D纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况 8在研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中，纸带的记录如图所示，图中前几个 点模糊，因此从 A 点开始每隔 4 个点取一个计数点，试根据纸带求解以下问题： (1)纸带的哪一端与物体相连？ (2)相邻计数点间的时间间隔是多少？ (3)BD 段对应的平均速度是多大？ (4)打 C 点的瞬时速度大小？ 9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四个点未画出，各计数点到 0 的距离如图所示 (1)求出 1、2、3、4、5 各计数点的瞬时速
12、度； (2)画出速度时间图(必须用铅笔、直尺作图) 1.4 实验：用打点计时器测速度（学案）答案 例 1、交流 、6V 以下 、0.02s 、限位孔 、上 、低压交流 、接通电源 例 2 、0.08 、231.25 、 212.50 、不能 变式练习 、0.35 、0.42 、0.35 例 3 、BC 变式练习 、C 堂堂清 1、B 2、D 3、BC 日日清 1、A 2、AB 3、BC 4、B 5、D 6、ABDEC 、纸盘轴 、墨粉纸盘 7 、ABD 8 、答案：(1)左端 (2)0.1 s (3)1.861 m/s (4)1.861 m/s 9 、 （1） v 10.20 m/s， v20.40 m/s ， v30.61 m/s ， v40.69 m/s ， v50.70 m/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 上面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度时间图象如图所示
