《实验：用打点计时器测速度》ppt课件.ppt

1、1.4 1.4 用打点计时器测速度用打点计时器测速度手表、机械钟、手机、电脑、秒表手表、机械钟、手机、电脑、秒表两种打点计时器两种打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器的构造电磁打点计时器的构造（课本（课本P19图图1.41）1、电磁打点计时器构造、电磁打点计时器构造2 2工作原理工作原理 电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器当接电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器当接在在10 V10 V以下以下( (一般保证在一般保证在4 V4 V以上以上) )的低压交流电源上时，线圈的磁场方向的低压交流电源上时，线圈的磁场方向周期性改变，在线圈和永久磁铁的

2、作用下，振片便上下振动起来，位于振周期性改变，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时如果纸带运动，振针就在纸带片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点迹振片的振动周期与电源的电流变化周期一致，当电源上打出一系列点迹振片的振动周期与电源的电流变化周期一致，当电源频率为频率为50 Hz50 Hz时，它每隔时，它每隔0.02 s0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为的时间间隔为0.02 s.0.02 s.江苏泰州二中花洪平江苏泰州二中花洪平问：电磁打点计

3、时器可以用直流电源吗？问：电磁打点计时器可以用直流电源吗？答：不可以，因为用直流电源振片不会上下振动。答：不可以，因为用直流电源振片不会上下振动。问：交流电频率问：交流电频率f=50Hzf=50Hz，则每相邻两点间时间间隔？，则每相邻两点间时间间隔？ 答：答：T Tf f0.02s 0.02s 问：可不可以用问：可不可以用100100赫的交流电？赫的交流电？答：可以。答：可以。如果可以那么相邻两点之间的时间间隔为多少？如果可以那么相邻两点之间的时间间隔为多少？ T Tf f0.01s0.01s工作电压为：交工作电压为：交流电流电4V6V电火花计时器的构造电火花计时器的构造（课本（课本P20图图

4、1.4-20）1、电火花计时器、电火花计时器构造：构造：2 2、电火花打点计时器：它是利用火花放电在纸带、电火花打点计时器：它是利用火花放电在纸带上打出点迹的计时仪器当接通上打出点迹的计时仪器当接通220 V220 V交流电源，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，于是在运动纸带上就打出一系列点迹火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹当电源频率为当电源频率为50 Hz50 Hz时，它也是每隔时，它也是每隔0.02 s0.02 s打一次

5、打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02 s.0.02 s.3、工作电压：交流电、工作电压：交流电220V三、打点计时器的作用三、打点计时器的作用 （1 1）测时间）测时间 ( (电源频率电源频率50Hz50Hz，每隔，每隔0.020.02秒打一个点秒打一个点) ) （2 2）测位移）测位移 （3 3）研究纸带）研究纸带 研究物体运动研究物体运动电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别1.打点方式不同：打点方式不同：电磁打点计时器：电磁打点计时器：利用振动的振针打点利用振动的振针打点电火花

6、计时器：电火花计时器：利用火花放电打点利用火花放电打点3.振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动电磁打点计时器：电磁打点计时器：10V以下交流电以下交流电46v电火花计时器：电火花计时器：220V交流电交流电2.电源电压不同：电源电压不同：打点频率相同打点频率相同类型类型电磁打点计时器电磁打点计时器电火花打点计时器电火花打点计时器所用电源所用电源4 46 V6 V低压交流低压交流220 V220 V交流交流打点方式打点方式振针打点振针打点电火花打点电火花打点时间间隔时间间隔每隔每隔

7、0.02 s0.02 s打一次点打一次点每隔每隔0.02 s0.02 s打一次点打一次点实验误差实验误差振针和纸带接触会影响纸振针和纸带接触会影响纸带运动，误差较大带运动，误差较大火花放电不会影响纸带运火花放电不会影响纸带运动，误差较小动，误差较小打点计时器的使用打点计时器的使用1.把打点计时器固定在桌子上。把打点计时器固定在桌子上。2.按说明正确安装纸带。按说明正确安装纸带。3.启动电源，用手水平拉动纸带启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上打出一系列的，纸带上打出一系列的点，点，随后立即关闭电源随后立即关闭电源。（先开电源，后拉纸带）。（先开电源，后拉纸带）4.取下纸带，从能够看清的某个点开始

8、，向后数若干点，取下纸带，从能够看清的某个点开始，向后数若干点，如果数出如果数出n个点，这些点所对应的时间为个点，这些点所对应的时间为 秒。秒。5.用刻度尺量出第一个点到第用刻度尺量出第一个点到第n个点的距离。个点的距离。0.02(n-1)利用公式利用公式 v v = x x / /t t 可求出第可求出第一个点到第一个点到第n个点的平均速度个点的平均速度A表表1 纸带在几段时间中的位移和平均速度纸带在几段时间中的位移和平均速度123456 表表2 纸带在几个时刻的瞬时速度纸带在几个时刻的瞬时速度位置位置012345mx/st/)./(1smv)./(1smvst/1、计算变速直线运动中某段的

9、平均速度、计算变速直线运动中某段的平均速度0 A B C D EX1X2X3X4X5XXXXXTXtXXVAB12TXtXXVVDE452、用打点计时器测量瞬时速度、用打点计时器测量瞬时速度图图433、用、用vt图象分析实验数据图象分析实验数据 （1）vt图象图象在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间，在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间，图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度时间图象图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度时间图象(vt图象图象)，简称速度图象，简称速度图象（2）vt图象的意义图象的意义vt图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物图象反映的是速度随

10、时间的变化关系，它并不是物体的运动轨迹体的运动轨迹（3）用图像表示速度 A、图像特点：直观 B、常用作图法 （1）描点作图 （2）据函数关系式作图 C、作图步骤 （1）建系 （2）描点 （3）作图用用vt图象描述纸带的运动图象描述纸带的运动以速度以速度v为纵轴，时间为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系用各为横轴，建立直角坐标系用各点迹上对应的时间和瞬时速度描点，用一条平滑的曲线将这点迹上对应的时间和瞬时速度描点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，即可用些点连接起来，即可用vt图象分析速度随时间的变化规图象分析速度随时间的变化规律律是折线，还是曲线（拟合）？4匀速直线运动的匀速直线运动的vt图象

11、图象图图44(1)匀速直线运动的匀速直线运动的vt图象是与时间轴平行的直线，如图象是与时间轴平行的直线，如图图44所示所示(2)速度不同的匀速直线运动的速度不同的匀速直线运动的vt图象，是不同的平行图象，是不同的平行于时间于时间t轴的直线，它们纵轴的截距表示速度，截距越大，表轴的直线，它们纵轴的截距表示速度，截距越大，表示速度越大，如图示速度越大，如图44中，中，vavb.(3)匀速直线运动的图线与时间轴所围的面积表示该时间匀速直线运动的图线与时间轴所围的面积表示该时间内物体的位移图内物体的位移图44中的阴影部分面积中的阴影部分面积Svat，vat恰是恰是a物体在物体在t时间内的位移，即时间内

12、的位移，即Sxvat.1.电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。动物体在一定时间间隔内位移的仪器。2.v-t v-t 图象：表示做直线运动物体的速度随时图象：表示做直线运动物体的速度随时间的变化的规律。间的变化的规律。方法指导方法指导一、纸带的处理方法一、纸带的处理方法例例1 打点计时器所用电源的频率为打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得，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到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图45所示，纸所示，纸带在带在A、C间的平均速度为间的平均速度为_m/s，在，在A

13、、D间的平均速间的平均速度为度为_m/s，B点的瞬时速度更接近于点的瞬时速度更接近于_m/s.图图45解析解析 由题意知，相邻两点间的时间间隔为由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s，A、C间的距离为间的距离为14 mm0.014 m，A、D间的距离为间的距离为25 mm0.025 m.由公式由公式v得，得，vAC m/s0.35 m/svAD m/s0.42 m/sB点的瞬时速度更接近于点的瞬时速度更接近于0.35 m/s.答案答案 0.350.420.35点评点评 求某点瞬时速度时，我们应取此点两侧靠近此点的求某点瞬时速度时，我们应取此点两侧靠近此点的两点间的平均速度，但这两点并不是

14、靠得越近越好两点间的平均速度，但这两点并不是靠得越近越好二、实验误差分析二、实验误差分析例例2 某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图46所示，这可能是因为所示，这可能是因为()图图46A打点计时器错接在直流电源上打点计时器错接在直流电源上B电源的电压不稳电源的电压不稳C电源的频率不稳电源的频率不稳D振针压得过紧振针压得过紧解析解析 正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上，这样正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上，这样在纸带上才能留下点当振针与复写纸的距离过大时，振针在纸带上才能留下点当振针与复写纸的距离过大时，振针可能打不到复写纸，这时会出

15、现有时有点，有时无点当振可能打不到复写纸，这时会出现有时有点，有时无点当振针与复写纸的距离过小时，振针就会有较长的时间与复写纸针与复写纸的距离过小时，振针就会有较长的时间与复写纸接触，这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段接触，这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段答案答案 D三、三、vt图象的应用图象的应用例例3 图图47是甲、乙两物体运动的速度图象，下列说法是甲、乙两物体运动的速度图象，下列说法正确的是正确的是()图图47A物体甲处于静止状态物体甲处于静止状态B物体乙刚开始时以物体乙刚开始时以5 m/s的速度与甲物体同向运动的速度与甲物体同向运动C物体乙在最初物体乙在最初3 s内的位移是内

16、的位移是10 mD物体乙在最初物体乙在最初3 s内的路程是内的路程是10 m解析解析 甲速度图象是平行于甲速度图象是平行于t轴的直线，因此甲做匀速直轴的直线，因此甲做匀速直线运动，选项线运动，选项A错误；乙物体在第错误；乙物体在第1 s内向正方向做速率为内向正方向做速率为5 m/s的匀速直线运动，第的匀速直线运动，第2 s内静止，第内静止，第3 s内沿负方向做速率内沿负方向做速率为为5 m/s的匀速直线运动，故选项的匀速直线运动，故选项B正确；乙在第正确；乙在第1 s内的位移内的位移x1v1t15 m，在第，在第2 s内的位移内的位移x20，在第，在第3 s内的位移内的位移x3v3t35 m，

17、所以物体乙在最初，所以物体乙在最初3 s内的位移内的位移xx1x2x30，故选项，故选项C错误；物体乙在最初错误；物体乙在最初3 s内的路程内的路程l|x1|x2|x3|10 m，故选项，故选项D正确正确答案答案 BD同步达标同步达标一、选择题一、选择题( (本题共本题共6 6小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共3030分，每题分，每题至少有一个选项是正确的至少有一个选项是正确的) )1在使用打点计时器时应在使用打点计时器时应()A先接通电源，再使纸带运动先接通电源，再使纸带运动B先使纸带运动，再接通电源先使纸带运动，再接通电源C在使纸带运动的同时接通电源在使纸带运动的同时接通电源D先使

18、纸带运动或先接通电源都可以先使纸带运动或先接通电源都可以答案答案 A2下列说法正确的是下列说法正确的是()A电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样B电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样样C电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电频率是一样的是一样的D电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是是0.02 s解析解析 电磁打点计时器和电火花打点计时器原理和使用方电磁打点计时器和电火花打点计时器原理和使用方法基

19、本一样，所接交流电压不同，电磁打点计时器的工作电法基本一样，所接交流电压不同，电磁打点计时器的工作电压为压为4 V6 V，电火花计时器外接的电压为，电火花计时器外接的电压为220 V.答案答案 ACD3运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一列小点，打点计时器打下的点直接记录了一列小点，打点计时器打下的点直接记录了()A物体运动的时间物体运动的时间B物体在不同时刻的位置物体在不同时刻的位置C物体在相同时间内的距离物体在相同时间内的距离D物体在不同时间内的位移物体在不同时间内的位移解析解析 因为打点计时器打点的时间间隔都是因为打点计时器打点的时间

20、间隔都是0.02 s，所以，所以只要数出纸带上所打的点数，用只要数出纸带上所打的点数，用t0.02 s(n1)可以计算出可以计算出物体运动的时间，选项物体运动的时间，选项A正确打点计时器每打一个点与一正确打点计时器每打一个点与一个时刻对应，因此，打点计时器直接记录物体在不同时刻所个时刻对应，因此，打点计时器直接记录物体在不同时刻所在的位置，选项在的位置，选项B正确每两个相邻时间间隔一定是正确每两个相邻时间间隔一定是0.02 s，但这里的相同时间可以是任意相同时间只要测量间隔相同但这里的相同时间可以是任意相同时间只要测量间隔相同点数的点迹之间的距离就可以了，但是相同的时间内的距离点数的点迹之间的

21、距离就可以了，但是相同的时间内的距离不一定是相同的而物体不一定是相同的而物体在不同时间内的位移，只要经过再一次测量与该时间段在不同时间内的位移，只要经过再一次测量与该时间段对应的一段位移就可以知道，所以打下的点也直接记录了物对应的一段位移就可以知道，所以打下的点也直接记录了物体在不同时间内的位移，选项体在不同时间内的位移，选项D D正确正确答案答案 ABD4打点计时器所用的电源是打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点的交流电，其相邻点间的时间间隔是间的时间间隔是T，若纸带上共打出，若纸带上共打出N个点，该纸带上记录的个点，该纸带上记录的时间为时间为t，则，则()AT0.1 s，tN

22、TBT0.05 s，t(N1)TCT0.02 s，t(N1)TDT0.02 s，tNT答案答案 C5我国使用的交流电的频率是我国使用的交流电的频率是50 Hz，而美国使用的交，而美国使用的交流电的频率为流电的频率为60 Hz，同样的纸带实验，纸带长度、拉动纸，同样的纸带实验，纸带长度、拉动纸带的速度完全相同，在我国和美国两地区所得到的纸带上被带的速度完全相同，在我国和美国两地区所得到的纸带上被打点的个数打点的个数()A一样多一样多B在美国多在美国多C在我国多在我国多 D不能确定不能确定解析解析 长度、拉动速度完全相同的纸带运动的时间出相同，长度、拉动速度完全相同的纸带运动的时间出相同，频率越高

23、，周期越小，打下的点个数就越多频率越高，周期越小，打下的点个数就越多答案答案 B6若一质点从若一质点从t=0开始由原点出发，其开始由原点出发，其v-t图象如图所示，图象如图所示，则该质点则该质点()A当当t1 s时，离原点最远时，离原点最远B当当t2 s时，离原点最远时，离原点最远C当当t3 s时，回到原点时，回到原点D当当t1 s时，回到原点时，回到原点解析解析 这是一个速度时间图象，故曲线与这是一个速度时间图象，故曲线与t轴所夹面积轴所夹面积表示位移大小，所以表示位移大小，所以2 s末离原点最远，末离原点最远，4 s末回到原点末回到原点答案答案 BD二、填空题二、填空题(9分分)7用接在用

24、接在50 Hz交流电源上的打点计时器测定小车的运交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况某次实验中得到一条纸带如图所示，从比较清晰的动情况某次实验中得到一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每点起，每5个打印点取一个计数点，分别标明个打印点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、量得量得0与与1两点间的距离两点间的距离x1=30 mm，2与与3两点间的距离两点间的距离x2=48 mm，则小车在，则小车在0与与1两点间的平均速度为两点间的平均速度为v1=m/s，在，在2与与3两点间的平均速度两点间的平均速度v2=m/s.据此可判定据此可判定小车做小车做_运动运动答案答案 0.30.48加速加速三、计

25、算题三、计算题(11(11分分) )8利用速度传感器与计算机结合，可以自动作出物体利用速度传感器与计算机结合，可以自动作出物体运动的图象某同学在一次实验中得到运动小车的运动的图象某同学在一次实验中得到运动小车的v-t图象如图象如图所示，请据此回答：图所示，请据此回答：(1)小车做什么样的运动？小车做什么样的运动？(2)小车运动的最大速度约为多少？小车运动的最大速度约为多少？(3)小车运动的最大位移约为多少？小车运动的最大位移约为多少？解析解析 由图象可知，在由图象可知，在08 s时间内小车做加速运动，在时间内小车做加速运动，在814 s时间内小车做减速运动图线的最大纵坐标表示小车时间内小车做减速运动图线的最大纵坐标表示小车运动的最大速度，约为运动的最大速度，约为0.8 m/s.曲线与横坐标轴曲线与横坐标轴(时间时间)所包围所包围的的“面积面积”表示小车运动的最大位移，通过割补法处理可得，表示小车运动的最大位移，通过割补法处理可得，约为约为8.3 m.