【金识源】2014年秋高中物理 1.4 实验：用打点计时器测速度学案 新人教版必修1
必修一1.4 实验：用打点计时器测速度 学案
1.4 实验：用打点计时器测速度【学习目标】1、知识目标：知道打点计时器的相关知识2、能力目标：会操作打点计时器；通过纸袋能计算各点的瞬时速度；3、情感目标：增强实验探索的兴趣【自研学习】1、电磁打点计时器是一种能够按照_________时间间隔，在纸带上连续打点的仪器，它使用_________电源，由学生电源供电，工作电压在_______以下，当电源的频率是50HZ时，它每个_______s打一个点。
2、电磁打点计时器的使用，通电以前，把纸带穿过________，再把套在轴上的_________压在纸带的____。
当接通电源后，如果纸带运动，则振针通过复写纸打下表示纸带运动情况的小点。
3、电火花计时器的计时原理与电磁打点计时器相同，在不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是_________和________。
4、电磁打点计时器当电源频率是50HZ时，电磁打点计时器的优点是________________________5、描述速度与实践的关系的图像，叫做速度时间图像或v-t 图像，用速度为_______时间为__________ 【合作探究】例1 通过下面纸带上的点，分析了解纸带的运动情况如果打点的顺序从左向右：打点的顺序从右向左：如何求出2-3两点间的平均速度（的大小）：点密集的地方表示运动的速度较大还是较小：例2 如图，某段打点计时器打出的连续纸带，如何计算E点平均速度考点：纸带上某点的瞬时速度与与它相邻的两点间的平均速度接近，相邻两点与要测点的距离越近，相应值越接近，但小距离的测量误差会增大【能力提升】例1 下面纸袋中每隔5个点标出一个字母，则D点的平均速度如何求？例2 分析下面甲乙两个物体运动的图像，分析它们的速度是如何变化的【当堂反馈】课后习题123。
高中物理 1.4 用打点计时器测速度学案新人教版必修
高中物理 1.4 用打点计时器测速度学案新人教版必修1、4实验：用打点计时器测速度学习目标：1、了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息(时间、位移)、2、动手操作、合作探究，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度、3、明确速度一时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出速度一时间图象。
重点难点：1、打点计时器的正确使用、2、掌握测速度的方法、一、实验目的1、了解打点计时器的结构、原理及使用方法、2、会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据、二、实验原理1、打点计时器的构造和原理电磁打点计时器电火花计时器结构图示工作电压打点方式振针周期性上下振动周期性产生电火花打点周期工作原理用限位孔限定纸带，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2、测量速度的原理(1)测量平均速度：测量打点计时器在打出某两个点的时间间隔中纸带运动的平均速度，可以用刻度尺量出这两点间的距离Δx(注意测量值应估读到0、1 mm)，数出这两点间的点数n(包括两端点)，则打这两点的时间间隔Δt＝，即可由＝算出平均速度(2)测量瞬时速度：测量瞬时速度的方法实际上是利用了一种极限逼近的方法、三、实验器材打点计时器、、、、复写纸、导线、坐标纸、四、实验步骤1、把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过，把复写纸套在上，并且压在纸带上面、2、把电磁打点计时器的两个接线柱接到 v的低压流电源上、3、接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点、4、取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n 个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)0、02 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Δx、6、利用公式＝计算出纸带在这段时间内的平均速度、训练案1、关于打点计时器在纸带上打出的点痕，下列说法中正确的是（）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和某段时间内的位移C、点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况D、根据纸带上的点痕可以知道任一时刻运动物体的瞬时速度2、由打点计时器打出的纸带可直接测量得到，而不需经过计算的物理量是（）A、时间间隔B、位移C、加速度D、平均速度3、在使用打点计时器时（）A、应先接通电源，再使纸带运动B、应先使用纸带运动，再接通电源C、在使纸带运动的同时接通电源D、先使纸带运动或先接通电源都可以4、下面是四位同学在测定匀速运动的小车的速度时分别打出的四条纸带，纸带上的点迹比较理想的是（）6、打点计时器是一种使用流电源的仪器，它的工作电压为V，当电源频率为50Hz时，它第隔 s打一次点，当电源的频率为60Hz时，它第隔 s打一次点。
高中物理必修一4《实验：用打点计时器测速度》精品学案(整理含答案)
高中物理必修一4《实验：用打点计时器测速度》精品学案研究物体的运动，就要知道物体运动的位移、时间等，但这样还不能完整地描述运动．生活中，我们还会提出这样的问题：物体在哪个位置运动的更快？如何描述物体在某一位置或某时刻运动的快慢呢？这就要知道物体在某位置的速度，即瞬时速度，为此，本节就要学习一种测量瞬时速度的方法．一、实验目的1．练习使用电磁打点计时器或电火花计时器．2．学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况．3．利用v－t图象分析实验数据，描述物体的运动．二、实验原理1．两种打点计时器当接通50 Hz的交流电时，都是每隔0.02 s打一次点．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，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移，根据平均速度的定义式v＝ΔxΔt，当Δt很短时，可以认为ΔxΔt等于t时刻的瞬时速度．三、实验步骤1．把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，并检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间．2．把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上．3．接通开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就会打下一系列的点迹．4．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，这些点划分出来的间隔数为(n－1)．由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为0.02(n－1) s.5．用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x，再利用公式v＝ΔxΔt计算纸带通过这段位移时的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．6．在小纸带上标记连续7个计数点，分别标上记号A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺测量每相邻两个点间的距离，分别记为x1、x2、x3、x4、x5、x6，记录到表中．7．根据表中对纸带数据的测量结果，运用学过的知识判断：物体在这段时间内的运动是匀速直线运动还是变速直线运动？说出判断的理由．8．将B 、C 、D 、E 、F 作为测量点，分别测量包含这些点的一段位移Δx ，由于Δt 很小，求出Δt 内的平均速度，即等于各点的瞬时速度，记入表中．四、注意事项1．电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6 V 以下交流电源；电火花计时器使用220 V 交流电源．2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材．3．使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带．4．手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集．5．复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰．6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．五、实验数据处理1．根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度．(1)在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02 s(电源频率为50 Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小．(2)根据v ＝Δx Δt ，求出任意两点间的平均速度，这里Δx 可以用直尺测量出两点间的距离，Δt 为两点间的时间间隔数与0.02 s 的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度．2．粗略计算瞬时速度某点E 的瞬时速度可以粗略地由包含E 点在内的两点间的平均速度来表示，如图所示，v E ≈v DG 或v E ≈v DF .说明：在粗略计算E 点的瞬时速度时，可利用v ＝Δx Δt 公式来求解，但须注意的是，如果取离E 点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E 点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点．六、利用v－t图象分析物体的运动1．v－t图象用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v－t 图象．2．v－t图象的意义v－t图象非常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．匀速直线运动的v－t图象(1)匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线，如图所示，直线a、b 分别表示v a＝4 m/s，v b＝8 m/s.(2)从匀速直线运动的v－t图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式x＝v t，在v－t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图1－4－5中画斜线的部分．七、利用现代科技测速度的方法1．借助传感器用计算机测速度．详见课本．2．借助数字计时器和气垫导轨测速度．详见课本．这样测得的速度也不是瞬时速度，应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度．3．利用频闪照相分析计算物体的运动．研究物体的运动规律，除用打点计时器外，还可以用频闪照相，在暗室里放上照相机，让快门一直打开，旁边用频闪灯照相，因为频闪灯每隔相同时间瞬间闪光一次，在照相底片上就留下物体的一系列像，研究物体在不同闪光时刻成的像，就能了解物体的运动规律．因为频闪照相能记录物体在不同时刻的位置，所以也和打点计时器一样能分析研究物体的运动规律..一、利用纸带判断物体的运动情况例1 关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是()A．点迹均匀，说明纸带做匀速运动B．点迹变稀，说明纸带做加速运动C．点迹变密，说明纸带做加速运动D．相邻两点间的时间间隔相等解析打点计时器的振针打点的频率一定(50 Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密．答案ABD(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象．(2)分析纸带上点与点之间间隔的变化情况．(3)若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动.二、平均速度和瞬时速度的计算例 2 图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02 s，纸带旁边是一把最小刻度为1 mm的直尺，试计算拖着纸带做直线运动的物体：(1)在AC这段时间内的平均速度；(2)在B点的瞬时速度．解析(1)根据平均速度的定义，AC这段时间内的平均速度就等于A到C的位移跟所用时间的比值．位移的大小可以从刻度尺上直接读出：x＝4.00 cm，A到C共10个点，9个时间间隔，所以A到C所用的时间t＝0.02 s×9＝0.18 s，所以AC这段时间内的平均速度v＝xt＝4.00×10－2 m0.18 s＝0.22 m/s；(2)根据公式v B＝ΔxΔt来计算B点的瞬时速度．为了尽量精确地反映物体在B点的运动快慢，我们尽量在靠近B点的地方取得数据，例如取靠近B点的左右两个点，左边点在刻度尺上的读数是1.77 cm，右边点在刻度尺上的读数是2.65 cm，那么Δx＝2.65 cm－1.77 cm＝0.88 cm，两点间相隔的时间为Δt＝0.02 s×2＝0.04 s，所以B点的瞬时速度v B＝ΔxΔt＝0.88×10－2 m0.04 s＝0.22 m/s.答案(1)0.22 m/s(2)0.22 m/s三、速度—时间图象的理解例3 如图所示为某物体的v－t图象，试说明该物体的运动情况．解析0～4 s物体做加速运动，末速度为12 m/s；4～6 s物体做减速运动，末速度为0；6～7 s物体做反向加速运动，末速度大小为4 m/s；7～8 s物体做反向减速运动，末速度为0.答案见解析1.通过打点计时器得到的一条纸带上的点迹不均匀，下列判断正确的是()A．点迹密集的地方物体运动的速度较大B．点迹密集的地方物体运动的速度较小C．点迹不均匀说明物体做变速运动D．点迹不均匀说明打点计时器有故障答案BC2．在下列四个图象中，表示匀速直线运动的是()解析在v-t图象中表示匀速直线运动的图线是平行于t轴的一条直线；在x-t图象中表示匀速直线运动的图线是过原点的直线，故选项B、C项正确．3．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是()A．时间间隔B．位移C．速率D．平均速度答案AB解析因为打点计时器每隔0.02 s打一次点，根据纸带上打点的个数可确定出时间间隔，故A正确；由刻度尺可直接测量出两点间距离即位移大小，故B 正确；速率和平均速度可通过上述A、B项，再进行计算方可求得，因此C、D 项错．4．接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的时间顺序是()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．先接通电源或先释放纸带都可以答案 A解析按照操作顺序，必须先接通电源，让计时器工作稳定后再释放纸带，所以只有A正确．5．下列说法中正确的是()A．电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理基本一样B．电磁打点计时器和电火花计时器外接的交流电压一样C．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D．电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是0.02 s答案ACD6．打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是() A．T＝0.02 s，t＝NT B．T＝0.05 s，t＝(N－1)T C．T＝0.02 s，t＝(N－1)T D．T＝0.05 s，t＝NT7．某同学在练习使用打点计时器时，得到了如图所示的纸带，从O点开始，每隔0.1 s取一个测量点．测得OA＝3.20 cm，AB＝3.90 cm，BC＝5.86 cm，CD ＝7.58 cm，DE＝9.72 cm.则可判断纸带的运动是________．D段上的平均速度为________．→D段上的平均速度为________．答案变速运动51.35 cm/s8．练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下：A．把打点计时器固定在带有定滑轮的长木板上，把复写纸套在定位轴上，让连接小车的纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面B．把打点计时器接在10 V以下的直流电源上C．拉动纸带后，再接通电源D．取下纸带，以纸带上起始点为O，依次在每个点上标出1、2、3、…，用刻度尺分别量出两点间的距离，比较是否相等，判断是什么性质的运动试纠正以上步骤中错误之处．答案A中应将计时器固定在没有定滑轮的一端；B交流电源上，C先接通电源再拉动纸带；D从能够看清的点开始．题型1 应用纸带计算平均速度和瞬时速度例 1 一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图所示．纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米．(1)计算0～6点之间的平均速度；(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？答案(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s解析 (1)0到6点间的平均速度为：v ＝Δx Δt ＝2.80＋4.40＋5.96＋7.57＋9.10＋10.716×(0.02×5)×10－2 m/s ＝0.676 m/s ≈0.68 m/s(2)当打点计时器打第4个点时，小车的瞬时速度应当最接近于3～5点间的平均速度，则v 4＝Δx 35Δt 35＝7.57＋9.102×(0.02×5)×10－2 m/s ＝0.834 m/s ≈0.83 m/s拓展探究 上例中若电源频率低于50 Hz 时，如果仍按50 Hz 的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？答案 偏大解析 当交流电的频率为50 Hz 时，打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当交流电的频率低于50 Hz 时，打点计时器打一次点的时间间隔t 将大于0.02 s ，即t时间内的位移我们用0.02 s 的位移计算(v ＝x t )，因此测出的速度将比真实值偏大．该题考查学生应用“极限”的思想求物体的瞬时速度的能力，其平均速度可由v ＝Δx Δt 求出，求瞬时速度时，应当取包含该点的尽可能短的时间间隔，由平均速度代替瞬时速度.题型2 实验数据的处理例 2 汽车沿平直公路行驶，小明坐在驾驶员旁边注视速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示： t /s0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 v /(km·h －1) 20 30 40 50 5050 50 35 20 5 0 (1)从表中数据得到汽车在各段时间内的特点：在0～15 s 内，汽车的速度在变化，时间每经过5 s 速度增大________km/h ；在15～30 s 内汽车速度不变，速度大小为________km/h ；在30～45 s 内汽车速度在变化，每 5 s 速度减小______km/h.(2)请根据表格中的数据，画出对应的v－t图象．(3)如果认为在0～15 s内速度变化是均匀的，你能在图象中找出汽车在7.5 s 时的速度值吗？答案(1)105015(2)见解析(3)能35 km/h解析根据小明记录的各个时刻的速度，首先在速度—时间坐标系中描出对应点，连接各点得到速度图象．(1)分析小明记录的数据不难得出答案为：10；50；15.(2)描点画图后，v－t图象如右图所示．(3)能，35 km/h1．画物理图象的原则是准确、清楚、布局合理、使用方便．2．应恰当选取坐标轴的分度．3．要有足够多的描点数目．4．所画图线应尽可能穿过较多的描点.题型3 v－t图象的理解和应用例3 在节假日期间，你可能到公园或游乐场玩过蹦床，如图所示，是一名同学某次从蹦床跳起后的v－t图象，已知t2＝2t1，结合你的体会和经历，分析下列问题：(1)他的速度大小是如何变化的？(2)哪段时间是上升的，哪段时间是下降的？(3)从图象中可以看出，是选上升过程的速度方向为正方向，还是选下降过程的速度方向为正方向？(4)他在t2时刻回到蹦床上了吗？答案见解析解析(1)在0～t1时间内速度由v0逐渐减小到零，在t1～t2时间内速度由零增大到v0.(2)速度由初速度v0减小到零的过程是上升过程，所对应的时间为0～t1；速度由零增大到v0的过程是下降过程，所对应的时间为t1～t2.(3)从图象中可以看出，上升过程速度为正，下降过程速度为负，因此，是选定上升过程的速度方向为正方向．(4)由于上升过程与下降过程是对称的，故t2时刻刚好回落到蹦床上．v－t图象中反映的物理量有：(1)某一时刻瞬时速度的大小，可以从图象上直接读出；(2)速度的方向，选v轴中的正方向为正方向，如果速度为负值则说明运动的方向跟选择的正方向相反．(3)匀速直线运动的图象是一条平行于t轴的直线．(4)从匀速直线运动的速度—时间图象中不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位移，据位移公式x＝v t，在速度图象中位移就对应着边长分别为v和t 的矩形的面积.1.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．只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答案BC2．当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法正确的是()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和某段时间内的位移C．点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D．点在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况答案ABD解析打点计时器打下的点记录了物体的位置，而点的个数又记录了物体运动的时间，点间的距离记录了物体运动的位移，故可反映物体的运动情况．3．一物体做直线运动的图象如图所示，则该物体()A．先做加速运动，后做减速运动，速度方向相同B．先做加速运动，后做减速运动，速度方向相反C．先做减速运动，后做加速运动，速度方向相同D．先做减速运动，后做加速运动，速度方向相反答案 A解析根据图象可知，物体速度先增大后减小，即先做加速运动，后做减速运动．由于图线在时间轴上方，速度方向都为正，方向相同，故选A正确．4．某物体的运动规律如图所示，下列说法中正确的是()A．物体在第1 s末运动方向发生变化B．第2 s内、第3 s内的速度方向是相同的C．物体在第2 s内返回出发点，向反方向运动D．在这7 s内物体的位置始终不会为负值答案 D解析物体在第1 s末运动方向没有发生变化，A错；第2 s内、第3 s内的速度方向是相反的，B错；物体在第2 s内位移变大，向正方向运动，C错；物体做的是往复运动，故物体的位置始终不会为负值，D项正确．5．如图所示为甲、乙两质点的v－t图象，对于甲、乙两质点的运动，下列说法中正确的是()A．质点甲向所选定的正方向运动，质点乙与甲的运动方向相反B．质点甲、乙的速度相同C．在相同的时间内，质点甲、乙的位移相同D．质点甲、乙之间的距离一定越来越大答案 A解析速度、位移都是矢量，其正负表示与选取正方向的关系，两个矢量相同，必须大小和方向都相同；由于题目没有指明甲、乙两质点的初始位置，所以只根据甲、乙的速度反向，不能判断其具体的运动关系，它们有可能相向运动，也可能是反向运动．6．在图所示的v－t图中，A、B两质点同时从同一点在一条直线上开始运动，运动规律用A、B两图线表示，下述叙述正确的是()A．t＝1 s时，B质点运动方向发生改变B．t＝2 s时，A、B两质点间距离一定等于2 mC．A、B同时从静止出发，朝相反的方向运动D．在t＝4 s时，A、B相遇答案BC解析质点的运动方向发生改变，即速度的正负发生变化，显然是在t＝2 s 时B质点改变运动方向，选项A错误；t＝2 s时，质点A的位移是1 m，质点B 的位移是－1 m，两质点间距离一定等于2 m，选项B正确；由题图可知，t＝0时，A、B两者v＝0，此后2 s内，v A>0，v B<0，故选项C正确；t＝4 s时，两者速度相等，并非位移相等(相遇)，选项D错误．7．使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤：A．把电火花计时器固定在桌子上B．安装好纸带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，进行打点这些步骤正确的排列顺序为________．答案ABDEC8．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动情况．在这一实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有：(1)________________________________；(2)________________________________．A．拉住纸带，将小车靠近打点计时器，放开纸带，再接通电源．B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路．C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码．D．取下纸带．E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上．____________________________________________________________答案(1)A中应先接通电源，再释放纸带(2)D中取下纸带前应先断开电源顺序为：BECAD9．用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光条的宽度为3.0 cm，试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小．答案0.10 m/s0.27 m/s解析滑块通过光电门的时间极短，可以用短程内的平均速度来表示该点的瞬时速度．由平均速度的定义可计算，滑块通过第一个光电门时的瞬时速度v1＝dΔt1＝0.03 m0.29 s＝0.10 m/s；滑块通过第二个光电门时的瞬时速度v2＝dΔt2＝0.03 m0.11 s＝0.27 m/s.10．如图所示，甲、乙两图象分别是某个运动质点的x－t图象和v－t图象，试说明在两图象中的OA、AB、BC、CD、DE各个阶段表示质点分别做什么运动？答案见解析解析题图甲是位移图象，各段表示的运动情况如下：OA段表示质点从原点出发向正方向做匀速直线运动；AB段表示质点静止在某一位置处；BC段表示质点沿负方向做匀速直线运动又回到了出发点；CD段表示质点继续沿负方向做匀速直线运动，位移为负值；DE段表示质点沿正方向做匀速运动，最终又回到了出发点．题图乙是速度图象，各段表示的运动情况如下：OA段速度增大，质点做初速度为零的加速直线运动；AB段表示质点做匀速直线运动；BC段表示质点仍向前运动，速度逐渐减小直至零，是减速直线运动；CD段表示质点沿负方向做加速直线运动，负值表示速度的方向；DE段表示质点仍然沿负方向运动，速度逐渐减小，最终减为零．。
人教版必修一《1.4 实验：用打点计时器测速度》学案
1.4 实验：用打点计时器测速度【三维目标导航】：1．学会使用打点计时器，能根据纸带研究物体的运动情况。
2．能根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。
3．能够根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。
4．了解误差和有效数字。
【导学重点】：1．学会使用打点计时器．2．能根据纸带计算物体运动的瞬时速度．3．会用描点法描绘物体的速度一时间图象，并从中获取物理信息．【导学难点】：[:处理纸带的方法，用描点法画图象的能力．【过程引領】：把纸带跟运动的物体连在一起,研究物体的运动情况【自主探究】：1．仪器构造（1）下图为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，它们的名称分别是：1、 2、 3、4、 5、 6、7、 8、 9、（2）右为电火花计时器的构造图2．仪器原理电磁打点计时器靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点;它使用电源，由学生电源供电，工作电压在以下，当电源的频率是50 Hz时，它每隔打一个点，通电前把纸带穿过，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，便振动起来，带动其上的上下振动。
这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的 ;电火花计时器靠产生电火花放电蒸发墨粉打点,这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较，实验误差也就比较。
3．偶然误差是指由因素造成的，用的方法可以减小偶然误差。
系统误差是由、造成的，特点是多次重复测量的结果总是真实值，呈现单一倾向,相对误差等于 ,有效数字是指带有一位的近似数字。
【自主梳理】：探究中遇到的问题想问同学的？探究中遇到的问题想问老师的?（a ） （b ）（c ）（d ）【名师导学】：【基础训练题】在使用打点计时器前应检查（ ）A 、所用电源是否符合要求B 、纸带是否平整C 、打点周期的等时性是否良好D 、复写纸安装是否正确编者意图展示：本题重点考查打点计时器的使用【解析】（1）还应检查振针的高度是否适当，固定振动片的螺丝是否松动，如果有上述现象会出现漏点、双点、等时性不良情况。
高中物理 1.4 实验：用打点计时器测速度学案 新人教版必修1
4 实验：用打点计时器测速度[目标定位] 1.了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.3.会用图象表示速度随时间变化的规律．一、了解打点计时器1．作用及分类 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，它每隔0.02_s 打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移，供高中学生实验用的计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种． 2．电磁打点计时器 (1)工作电压：6_V 以下的交流电源；(2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点．3．电火花计时器(1)工作电压：220_V 交流电源；(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的静脉电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹．4．两种计时器误差比较电火花计时器使用中运动阻力极小，因而系统误差较小．想一想：计时器打点时，计时器和纸带之间的摩擦会对物体的运动造成影响，用哪种打点计时器做实验时，实验误差更小呢？答案 因为电火花打点计时器是靠电火花和墨粉来打点的，所以对纸带的运动带来的阻力很小，使系统误差更小．二、用打点计时器测量平均速度根据v ＝Δx Δt可求出任意两点间的平均速度，其中Δx 是纸带上两点间的距离，Δt 是这两点间的时间间隔．想一想：如果纸带上的点迹分布不均匀，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？ 答案 较小三、用打点计时器测量瞬时速度纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx 内的平均速度表示，即根据v ＝Δx Δt，当Δt 或Δx 较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度．如图141所示，E 点的瞬时速度可用D 、F 两点间的平均速度代表，即v E ＝Δx Δt. 图141想一想：在上图中，用DF 段和DG 段求出的平均速度，哪一个更接近E 点的瞬时速度？答案 因为当Δt 或Δx 较小时，求得的平均速度更接近某点的瞬时速度，所以DF 段求出的平均速度更接近E 点的瞬时速度．四、用图象表示速度速度时间图象(vt 图象)：用来描述速度随时间变化关系的图象，图象上的点反映某一时刻的瞬时速度． 想一想：利用图象处理实验数据的好处是什么？答案 用图象法处理数据更直观、更具体、更方便．五、实验器材：电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、220 V 交流电源(电磁打点计时器使用学生电源)、刻度尺、纸带、墨粉纸盘(复写纸)、导线、坐标纸一、实验步骤1．了解电火花计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放到墨粉纸盘的下面．2．把计时器接到220 V 的交流电源上．3．接通电源，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．4．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，则用Δt ＝0.02×(n －1) s 计算出纸带的运动时间Δt .5．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δx ，利用v ＝Δx Δt计算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中．二、数据处理1．利用打点计时器测量瞬时速度(1)取一条点迹清晰的纸带便于分析测量．(2)从纸带上能看得清的某个点作为起始点O ，以后的点分别标上A 、B 、C 、D 、…，如图142所示，测出各点到O 点的距离，算出OA 、AB 、BC 、……的距离x 1、x 2、x 3、…….图142打点计时器打点的周期为T .(3)A 、B 、C 、D 、……各点的瞬时速度分别为v A ＝x 1＋x 22T、 v B ＝x 2＋x 32T 、v C ＝x 3＋x 42T 、v D ＝x 4＋x 52T、……. 把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动.图1432．图象法表示速度(1)用横轴表示时间t ，纵轴表示速度v ，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图143所示的vt 图象．(2)vt 图象的意义vt 图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它并不是物体运动的轨迹．三、注意事项1．使用电火花打点计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．2．使用打点计时器时，应使物体停在靠近打点计时器的位置．3．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带；打点之后应立即关闭电源．4．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O 之间的距离)．5．区别计时点和计数点：计时点是打点计时器在纸带上打出来的点；计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点，一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点．计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始．6．区别打点周期和计时周期：打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02 s ；计数周期：两个相邻的计数点的时间间隔，若相邻两个计数点之间还有(n －1)个计时点，则计数周期为T ＝0.02n s.例1 (2013～2014桂林高一期中)用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理步骤，将各步骤的字母代号顺序写在空白处．A ．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上．B ．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________(填“插孔”或“限位孔”)，并压在________(填“白纸”或“复写纸”)下面．C ．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx .D ．切断电源，取下纸带，如果共有6清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt ＝________.E ．打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．F ．利用公式v ＝Δx Δt计算纸带运动的平均速度． 实验步骤的合理顺序是________．解析 打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打6个点，则有(6－1)个时间间隔，故这段纸带记录的时间Δt ＝0.02×(6－1)s ＝0.1 s ；实验步骤的排列一般要先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是：BAEDCF.答案 交流 限位孔 复写纸 0.1 s BAEDCF例2 (2013～2014海南文昌高一段考)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点．其相邻点间的距离如图144所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s ．(本题计算结果均保留3位有效数字)图144(1) 在实验中，使用打点计时器操作步骤应先________再________(选填“释放纸带”或“接通电源”)．(2) 每两个计数点间还有________个点没有标出．(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s 测一次速度，计算出打下B 、C 、D 三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表．(4)将B 、C 、D 、E 、F 各个时刻的瞬时速度标在图145直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．图145解析 (1) 在实验中，使用打点计时器操作步骤应先接通电源，再释放纸带；(2) 每两个计数点间还有n ＝Δt ΔT －1＝0.10.02－1＝4个点没有标出．(3)v B ＝（3.62＋4.38）×10－22×0.1m/s ＝0.400 m/s ；v C ＝（5.20＋4.38）×10－22×0.1m/s ＝0.479 m/s ；v D ＝（5.20＋5.99）×10－22×0.1m/s ＝0.599 m/s.(4)图线如下：答案 (1)接通电源 释放纸带 (2)4 (3)0.4000．479 0.559 (4)见解析例3 如图146所示是某质点做直线运动的vt 图象，试回答：图146(1)AB 、BC 、CD 段质点分别做什么运动？(2)质点在5 s 末的速度多大？解析 (1)根据题中vt 图象可知在AB 段速度随时间不断增加，所以AB 段表示质点做加速运动；在BC 段速度不随时间而变化，所以BC 段表示质点做匀速运动；在CD 段速度随时间不断减少，所以CD 段表示质点做减速运动．(2)质点在5 s 末的速度由题中vt 图象可知是15 m/s.答案 (1)AB 段表示质点做加速运动；BC 段表示质点做匀速运动；CD 段表示质点做减速运动． (2)15 m/s1．(2013～2014江苏南京高一期中)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是( )A ．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快B ．电火花打点计时器使用的是220 V 交流电源C ．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长D ．在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中应先释放小车，后接通打点计时器的电源 解析 纸带上打的点越密，说明物体运动越慢；电火花打点计时器使用的是220 V 交流电源；因为T ＝1f，所以使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越短；在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中应先接通打点计时器的电源，后释放小车．B 正确．答案 B2．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，用毫米刻度尺测量情况如图147所示，纸带上A 、C 两点对应的时间为________s ，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.二者之间B 点的瞬时速度更接近于________m/s.图147解析 由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s.A 、C 间对应的时间为0.02×2 s ＝0.04 s.A 、D 间的距离为25.5 mm ＝0.025 5 m.A 、C 间的距离为14.0 mm ＝0.014 0 m.由公式v ＝Δx Δt 得．v AC ＝0.01402×0.02m/s ＝0.35 m/s ， v AD ＝0.025 53×0.02m/s ≈0.43 m/s. B 点的瞬时速度更接近于A 、C 间的平均速度，即v B ≈0.35 m/s.答案 0.04 0.35 0.43 0.353．图148是甲、乙两个物体运动的vt 图象．图148(1)描述甲的运动：甲做________运动.(2)描述乙的运动：乙的初速度为________，在0～t1内质点做________运动，t1～t2内做匀速运动，t2～t3做________运动，质点的速度方向________(填“发生”或“未发生“)发生变化．答案(1)匀速(2)零加速减速未发生(时间：60分钟)1．对电磁打点计时器和电火花计时器的有关说法中，正确的是( )A．电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电B．两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样C．电火花计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸D．电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉解析电磁打点计时器使用6 V以下的交流电，电火花计时器使用220 V的交流电，A 对；两种打点计时器的打点频率都由交流电源的频率决定，B对；电火花计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉，C错；电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，D错．答案AB2．通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是( )A．点密集的地方物体运动的速度比较大B．点密集的地方物体运动的速度比较小C．点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等D．点不均匀说明打点计时器有故障解析纸带上每相邻两个点之间的时间都相等，所以点密集的地方，说明相同长度的纸带通过打点计时器的时间长，所以物体运动的速度比较小，故A错，B对．点不均匀是由于物体在相等的时间内发生的位移不相等，故C对，D错．答案BC3．使用打点计时器测量瞬时速度时应注意( )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时，拉动的方向应与限位孔平行D ．打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源解析 电磁打点计时器使用复写纸，电火花打点计时器不用复写纸，故A 错；实验时应当先接通电源，再拉动纸带，故B 正确；为减小摩擦，拉动纸带的方向应当与限位孔平行，故C 正确；打点计时器不能长时间连续工作，故D 正确．答案 BCD4．根据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 ．只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解析 打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间．研究纸带上的点之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移．应用v ＝Δx Δt能准确地求出某段时间内的平均速度．当Δt 取的比较小时，这个平均速度可粗略代表纸带经过其中点时的瞬时速度．答案 BC5．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图149所示，要求测出D 点的瞬时速度．本实验采用包含D 点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D 点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是( )图149A.AH Δt 1＝v D ，Δt 1＝0.14 s B.BE Δt 2＝v D ，Δt 2＝0.06 s C.CE Δt 3＝v D ，Δt 3＝0.1 s D.CE Δt 1＝v D ，Δt 4＝0.04 s 解析 求D 点的瞬时速度，最准确的应是包含该点与该点相邻的两点之间的平均速度．C 错在时间间隔上，CE 间的时间间隔应为0.04 s.答案 D图14106．某物体的vt 图象如图1410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 ．以上说法均不正确解析 由于v 的大小随时间的变化先增大后减小，然后再增大再减小，所以不是匀速直线运动，故B 错；但由于v 的方向不变，所以物体始终朝一个方向运动，故A 、D 均错，C 正确．答案 C7．一同学从家中出发，沿平直的马路以一定的速率走到邮局．发信之后，沿原路以相同的速率返回．设出发时方向为正方向，则下图中能描述该同学运动情况的vt 图象是( )解析 规定出发时方向为正方向，则返回时的速度必为负，故C 错；由于速率不变，故D 错；A 图表示两个向相反方向运动的物体的vt 图象，故A 错．答案 B8．用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度．如图1411所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt 1＝0.29 s ，通过第二个光电门的时间为Δt 2＝0.11 s ，已知遮光板的宽度为3.0 cm ，分别求滑块通过第一个光电门的速度为________和第二个光电门的速度________．图1411解析 由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示．经过第一个光电门的速度v 1＝d Δt 1＝3.0×10－20.29m/s ＝0.10 m/s ，经过第二个光电门的速度v 2＝d Δt 2＝3.0×10－20.11m/s ＝0.27 m/s. 答案 0.10 m/s 0.27 m/s9．下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是__________．A ．启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点．B ．关掉电源．C ．取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数若干个点．如果数出n 个点，这些点划分出的间隔数是(n －1)个，由此计算出纸带从第1个点到第n 个点的运动时间．D ．把纸带装好．E ．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．F ．用刻度尺测量出第一个点到第n 个点的距离．解析 进行实验前应先安装好打点计时器，实验开始时应先接通电源，等计时器工作稳定后再拉动纸带；实验结束后，应立即关闭电源以保护计时器，因此正确顺序是EDABCF.答案 EDABCF10．如图1412所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T ＝0.1 s.图1412(1)依据公式v n ＝Δx n ＋Δx n －12T求B 、C 、D 三点速度大小． (2)选取恰当坐标系作出小车的vT 图象并分析小车的运动情况．解析 (1)本题要用公式v n ＝Δx n ＋Δx n －12T求出各点的瞬时速度，也就是说某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度．则v B ＝27.6＋7.52×0.1cm/s ＝1.755 m/s v C ＝31.5＋27.62×0.1 cm/s ＝2.955 m/s v D ＝49.2＋31.52×0.1cm/s ＝4.035 m/s(2)以v 为纵坐标，以T 为横坐标建立vT 坐标系，描出v B ＝1.755 m/s 、v C ＝2.955 m/s 、v D ＝4.035 m/s 的点，作过以上三点的连线得直线BD ，如图所示．由vT 图象可知，小车的速度均匀增加．答案 (1)v B ＝1.755 m/s v C ＝2.955 m/sv D ＝4.035 m/s (2)见解析11．如图1413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x 1＝5.18 cm ，1、2间的距离x 2＝4.40 cm ，2、3间的距离x 3＝3.62 cm ，3、4间的距离x 4＝2.78 cm ，4、5间的距离x 5＝2.00 cm ，5、6间的距离x 6＝1.22 cm.(f ＝50 Hz)图1413- 11 -(1)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．(2)根据(1)中表格，在图1414中画出小车的速度－时间图象．并说明小车速度变化特点．图1414解析 (1)由于电源频率f ＝50 Hz ，所以打点计时器的打点时间间隔T ＝0.02 s ，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，v 1＝x 1＋x24T＝1.2 m/s ；v 2＝x 2＋x 34T ＝1.0 m/s ；v 3＝x 3＋x 44T ＝0.8 m/s ；v 4＝x 4＋x 54T ＝0.6 m/s ；v 5＝x 5＋x 64T＝0.4 m/s.(2) 如图：作图过程注意：描的点要适当小一些，在连线过程要注意当有个别点不能落到同一条直线上时，可以尽量让它们分布在直线两侧．通过速度－时间图象可以看出小车的速度随时间在均匀的减小．答案 见解析。
高中物理全套优质教案1.4《实验用打点计时器测速度》新人教版必修1
第四节实验：用打点计时器测速度【教学目标】1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，学会安装和使用。
2．理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度。
3．理解速度—时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法。
【重点难点】重点：1．打点计时器的使用。
2．由纸带计算物体运动的瞬时速度。
3．画物体的速度—时间图象。
难点：1．对纸带数据的处理。
2．图象的画法及对图象理解。
【教学安排】3课时【三维目标】知识与技能：1、了解电磁打点计时器和电火花计时器的构造、差异及功能。
2、能够阅读产品说明书，掌握打点计时器的使用方法。
3、初步学会从纸带上获取时间和位移等实验数据信息进行处理，测定物体的速度。
4、学会建立物体运动v—t图。
过程与方法：1、通过实验探究过程，了解物理学的研究方法，培养学生信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力。
2、初步了解用图象描述和研究物理过程的方法，体会数学在物理知识中的应用。
情感态度和价值观：1、在实验活动中，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。
2、在探讨问题的过程中，鼓励学生主动与他人使用，交流思想，感受团队精神，体验探索的乐趣。
【教学过程】（一）打点计时器电磁打点计时器原理：被交变磁场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。
电火花计时器原理：（二）练习使用打点计时器（步骤详见课本P22）〖思考与讨论〗注意：1．电源电压要符合要求：2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。
3．应先接通电源，待打点稳定时再拉动纸带。
4．手拉纸带时，速度应快一些，以防止点迹太密集。
（三）用打点计时器测量瞬时速度测量方法：某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。
说明：理论上讲如果这两点离E点越接近（即Δt越短），这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是实际操作时距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。
高中物理 1.4实验用打点计时器测速度学案 新人教版必修1
1.4实验：用打点计时器测速度【学习目标】打点计时器的使用，纸带处理，描点画图【重点难点】打点计时器的使用，纸带处理【知识梳理】1.该实验的目的是_____________________________________________速度。
2.实验所需的器材有：电磁打点计时器或____________________________。
3.电磁打点计时器是一种使用_____电源的_____仪器，工作电压为在_______,当电源的频率是50HZ时，它每隔_______s打一次点。
通电以前，把纸带穿过________，再把套在轴上的复写纸压在____________的上面。
4.电火花打点计时器是利用__________在纸带上打出________而显示出点迹的______仪器，工作电压是_______，使用时，墨粉纸盘套在纸轴上，并夹在__________之间，当电源频率是50HZ时，它也是每隔________打一次点。
【典型例题】1.对纸带上的点迹说法正确的是？A：点迹记录了物体运动的时间。
B：点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况。
C：点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的体积和大小。
D：点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移2.打出的点迹不够清晰的原因可能是？（）A：电源电压偏低B：永磁体磁性不足C：振针位置过高D：复写纸陈旧E：振动片不在永磁体的中央3、请你用简短的语言描述下图所示每条纸带记录的物体的运动情况．4.如图所示，打点计时器所用电源的频率为50HZ，某次试验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，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点的速度更接近于 _________m/s.【当堂训练】1.一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能因为（）A打点计时器错接在直流电源上B.电源电压不稳定C.打点计时器使用的电压过高D.振针到复写纸片的距离太小2.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。
1.4实验：用打点计时器测速度导学案
第一章运动的描述1.4实验：用打点计时器测速度导学案【学习目标】1、了解电磁打点计时器、电火花打点计时器的基本结构，理解其基本工作原理。
2、会根据纸带上的点迹计算物体的平均速度。
理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法，会用这种方法计算瞬时速度。
3、能运用实验数据描绘v-t图像，并会根据画出的图像描绘物体运动速度的变化特点。
【学习重点】1、了解打点计时器的使用方法和在实验中的作用。
2、会根据纸带得出物体运动情况。
3、会在v-t坐标系中描点、拟合曲线并描述物体运动的规律。
【学习难点】：1、了解打点计时器的使用。
2、会根据纸带得出物体运动情况。
【自主学习】一、打点计时器的构造、工作原理和使用方法阅读课本可知打点计时器有两种:1、电磁打点计时器使用的电源是_____________，工作电压是________，电源频率是_________，即它每隔_________打一个点。
操作时，纸带应穿过_________，复写纸套在________上，放在纸带的______ （“上面”或“下面”），打点时应先__________（“接通电源”或“释放纸带”）后___________。
2、电火花计时器使用的电源是_____________，工作电压是________，电源频率_________，即它每隔_________打一个点。
使用时，把______ 套在纸盘轴上，把纸带穿过_______，将两条纸带从限位孔中穿过，让墨粉纸盘夹在两条纸带之间。
两条纸带中只有下面一条纸带的上表面有点。
用两条纸带的原因是为了增大摩擦，带动墨粉纸盘运动，使放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度。
3、比较两种计时器，哪种更准确，为什么？二、阅读“练习使用打点计时器”，回答下列问题：（1）总结使用打点计时器时操作步骤三、阅读“用打点计时器测量瞬时速度”回答：根据打点计时器打出的纸带，怎样测量平均速度？又是如何求瞬时速度的？课本上P20图1.4-4和P21图1.4-5的两个图中算出的速度哪个更接近E点的瞬时速度，为什么？【合作探究】知识点一：打点计时器的使用1、使用打点计时器时在使用打点计时器时先通电源还是先释放纸带，为什么？2. 使用打点计时器的注意事项有哪些？探究二、根据纸带计算物体的平均速度、瞬时速度1、纸带上的点和计数点有什么区别？当打点计时器接通50Hz的交流电时，纸带上相邻两个点间的时间间隔是多少？若每隔4个点取一个计数点，则相邻两个计数点间的时间间隔是多少？示例1：电磁打点计时器是一种使用交流电源工作的计时仪器，当电源频率是50Hz时，振针每隔______打一个点。
高中物理1.4实验：用打点计时器测速度导学案新人教版必修1
1.4 实验：用打点计时器测速度课前自主预习仪器构造：（1）下图为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，它们的名称分别是：1、 2、3、 4、5、 6、 7、 8、9、（2）下图为电器的构造图2．仪器原理（1）．电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定内发生的仪器，它使用电源，由学生电源供电，工作电压在以下，当电源的频率是50 Hz时，它每隔打一个点，通电前把纸带穿过，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，便振动起来，带动其上的上下振动。
这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的。
（2）．电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较，实验误差也就比较。
（3）．速度时间图象（v-t 图象）用来描述随变化关系的图象。
重点难点点拨（一）打点计时器的使用例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V，当电源频率为50Hz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，复写纸套在上，并且要放在上面；应把电源用导线接在接线柱上；打点时应先，再让纸带运动。
（二）实验数据处理例2.如图所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度_________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。
（三）用v-t图像研究物体的运动例3.如图所示是利用打点计时器打出的一条纸带，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点的距离如图所示，求：(1)求出各计数点的瞬时速度（2）并画出速度—时间图象。
课堂知识演练1．（多选）根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是（）A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度2．使用电火花计时器在纸带上打点时，合理的操作顺序应该是（）A．先接通电源，待打点稳定后再用手牵动纸带B．先用手牵动纸带，后接通电源C．接通电源同时用手牵动纸带D．可以随意操作，没有先后顺序之分3．（多选）当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列说法正确的是（）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4．一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是圆点而是一些短线，可能是因为( )A．打点计时器错接在直流电源上； B．电源电压不稳定；C．打点计时器使用的电压频率不稳定； D．振针到复写纸片的距离太小课后巩固提高5．（多选）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0.01s D．实验中应使小车速度尽量小些6. （多选）质量都是m的物体在水平面上沿直线运动，在下图中，A、B、C、D是它的运动图象，由图象可知( )A．图B表明物体做匀速运动 B．图C表明物体做减速直线运动C．图D表明物体做加速直线运动 D．图A表明物体做匀速运动7．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）⑴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。
最新人教版必修一高中物理 1.4实验：用打点计时器测速度教学设计
14打点计时器测速度【习者分析】本人所在校属于省级示范校，生在初中就已经进行了很长时间的探究体验，因此他们有探究的基础，优点是思维活跃，善于观察、总结、提出并回答问题，不过还存在“眼高手低”的问题及实验器材问题。
新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教过程中师生地位平等，充分贯彻以生为本，坚持生的主体地位，教师的主导地位。
本节课是一节探究课，呈现在生面前的是现象，是问题，积极引导生探究。
探究式教重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀生探究的欲望。
【教材分析】打点计时器是高中一个重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动情况，这对高一新生说是全新的。
通过对打点计时器的了解，掌握其使用方法。
平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡到瞬时速度。
加强对瞬时速度的理解，拉近物理与生活、模型与实际的距离，培养生从不同角度看同一问题的素养和生的发散思维。
用图像表示物理量的变化，在生活中是十分常见的方法，本书在这方面加强了很多。
在过去教材中“用平滑曲线把点连起”改换为“根据所描点子”的分布和走向尝试用条曲线“拟合”这些测量点，即将验证性实验换为探究性实验，思路不一样、逻辑线索不一样。
此外，让生体会图象在反映两物理量关系时的优越性。
本节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生说有难度，更具有吸引力和挑战性。
【教目标】1知识与技能：（1）会使用打点计时器（2）会用点计时器测瞬时速度（3）理解速度──时间图象2过程与方法：（1）培养生良好实验习惯，体会实验在物理发展中的作用；（2）感受计时器的发展历程，了解极限思想在处理模型和实际中的作用；3情感态度与价值观：（1）通过对平均速度和瞬时速度的理解，让生感受物理逻辑之美；通过实验培养生的合作、善于交流、勇与修正自己错误的意识。
【重点难点】（1）会使用打点计时器；（2）会用打点计时器打点，并用纸袋测量瞬时速度与平均速度。
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1.4 实验：用打点计时器测速度【三维目标导航】：1．学会使用打点计时器，能根据纸带研究物体的运动情况。
2．能根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。
3．能够根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。
4．了解误差和有效数字。
【导学重点】：1．学会使用打点计时器．2．能根据纸带计算物体运动的瞬时速度．3．会用描点法描绘物体的速度一时间图象，并从中获取物理信息．【导学难点】：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力．【过程引領】：把纸带跟运动的物体连在一起,研究物体的运动情况【自主探究】：1．仪器构造（1）下图为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，它们的名称分别是：1、 2、 3、4、 5、 6、7、 8、 9、（2）右为电火花计时器的构造图2．仪器原理电磁打点计时器靠电磁感应带动探针振动通过复写纸打点;它使用电源，由学生电源供电，工作电压在以下，当电源的频率是50 Hz时，它每隔打一个点，通电前把纸带穿过，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，便振动起来，带动其上的上下振动。
这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的 ;电火花计（a ）（b ） （c ） （d ）时器靠产生电火花放电蒸发墨粉打点,这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较 ，实验误差也就比较 。
3．偶然误差是指由 因素造成的，用 的方法可以减小偶然误差。
系统误差是由 、 造成的，特点是多次重复测量的结果总是 真实值，呈现单一倾向,相对误差等于 ,有效数字是指带有一位 的近似数字。
【自主梳理】：探究中遇到的问题想问同学的？探究中遇到的问题想问老师的?【名师导学】：【基础训练题】在使用打点计时器前应检查（ ）A 、所用电源是否符合要求B 、纸带是否平整C 、打点周期的等时性是否良好D 、复写纸安装是否正确编者意图展示：本题重点考查打点计时器的使用【解析】（1）还应检查振针的高度是否适当，固定振动片的螺丝是否松动，如果有上述现象会出现漏点、双点、等时性不良情况。
（2）如果经检查发现打点计时器有问题，不要自己调整，应请实验老师调整，（3）一个性能良好的打点计时器的振动片的固有频率和所使用交流电频率相等，这样使振动片共振，振幅较大，打点清晰，等时性好，而振动片的固有频率与振动片的长度及材料的弹性系数有关，可以通过调节振动片的长度来调整它的固有频率，改变振动片的长度，观察振动片的振幅，把振动片长度固定在振幅最大位置。
本题选A 、B 、C 、D【基础训练题】打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间．如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的 点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置．研究纸 带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时 间内发生的位移，从而了解物体的运动情况．请你用简 短的语言描述图示每条纸带记录的物体的运动情况．编者意图展示：本题重点考查如何利用纸带判断物体的运动情况【解析】(a)，(b)的各点分布较为均匀，是匀速运动，但从点子的疏密程度来看，(b)上的点子较稀疏，所反映的物体运动较快，速度较大．(c)表示物体运动得越来越快，速度在增大，(d)表示物体运动得越来越慢，速度在减小．【能力提升题】某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz ，纸带的记录如图所示,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？编者意图展示：本题重点考查如何利用纸带求解一段时间内平均速度或某一时刻瞬时速度的方法【解析】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 =0.02×5s=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s cm t x v /50.3651.030.155.19=⨯-=∆∆= B 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． s cm t AC v v AC B /4.501.030.134.6=-=== 【能力提升题】：某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个测量点．其相邻两点间的距离如下图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s.(1) 若用匀变速直线运动中某段时间中点的速度代替该过程中的平均速度.试根据纸带上各个测量点间的距离，每隔0.10s 测一次速度，计算出打下B 、C 、D 、E 、F 五个点时小(2)以A 点为计时起点，将B 、C 、D 、E 、F 各个时刻的瞬时速度标在下图所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时变化的关系图线．编者意图展示：本题重点考查探究小车速度随时间变化的规律,如何利用纸带求解一段时间内平均速度或某一时刻瞬时速度的方法【解析】(1)每两个相邻计数点之间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s ．根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度可求出打下B 、C 、D 、E 、F 五个点时小车的瞬时速度大小分别是0.400m/s;0.479m/s;0.560m/s;0.640m/s;0.721m/s(2) 瞬时速度随时变化的关系图线如右图【高手支招】：一．利用纸带判断物体的运动情况1.点迹密集的地方表示纸带运动的速度小，点稀疏的地方表示速度大。
2.若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动.二．平均速度和瞬时速度的计算1.平均速度：两点间平均速v＝ΔxΔt，这里Δx可以用直尺测量出两点间的距离，Δt为两点间的时间隔数与两点间时间间隔的乘积;2.瞬时速度：用包含某点在内的一段时间内的平均建度粗略表示该点的瞬时速度三．实验：用打点计时器测速度注意事项1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
2.先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。
3.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。
4.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。
【同步演练】：一．选择题1．关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是( )A．打点计时器应用低压交流电源，交流电频率必须为50HzB．纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的上面C．要先通电，后释放纸带，纸带通过后立即切断电源D．为减小摩擦，每次释放纸带前应先将纸带理顺2．关于打点计时器在纸带上打出的点痕，下列说法中正确的是( )A．点痕记录了物体运动的时间和速度的大小B．点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C．点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况D．根据纸带上的点痕可以知道任一时刻运动物体的瞬时速度3．某同学在使用电磁打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是( )A．接在直流电源上 B．电源电压不稳 C．电源频率不稳 D．打点针压得过紧4．电磁打点计时器的打点周期取决于（）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．振针与复写纸间的距离5．在使用打点计时器时（）A、每打完一列点子就要切断电源, 防止线圈过热而损坏B、不要移动圆形复写纸片的位置, 以充分利用复写纸的各个部位，可保证打点清晰C、纸带一定要从两限位孔穿过，并且压在复写纸的下面D 、侧向移动限位孔位置，在一条纸带上可以打出两列点，提高纸带的利用率6．某同学用手水平地拉动纸带，通过打点计时器后纸带上打下一系列点，他要根据这一系列点，计算纸带运动的平均速度及判断纸带是否做匀速直线运动，则下列操作中正确的是 ( )A ．首先要查清共有多少个点B ．首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点C ．分别测量出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能看清点间的总长度，用来计算平均速度D ．分别测量出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度，判断是是否是匀速运动7．运动小车拉动的纸带通过打点计时器后，在纸带上留下的点子中有5 个连续清晰的点，测出5 个点间的距离为20cm ，则（ ）A 、小车运动的平均速度为2.00m/sB 、小车运动的平均速度为2.50m/sC 、小车运动的平均速度为200m/sD 、小车运动的平均速度为250m/s8.电磁打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验，下图是学生即将释放小车之前的装置图．该装置图中有3处明显错误，它们是：__________________________________；__________________________________；__________________________________；9.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz ，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中．以小车在某段时间内的平均速度表示这段时间中间时刻的瞬时速度计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v 2 =________（以d 1、d 2及相邻计数点间时间T 来表示）代入得v 2 =____m/s ．（结果保留两位有效数字）10.在做《研究匀变速直线运动》的实验中，打点计时器采用的是 （选“交流”或“直流”）电源；实验中得到一条纸带如图所示0、1、2、3、4、5、6为实验中所取的计数点，两个计数点间还有四个点未画出，那么相邻两计数点间的时间间隔为 s ；打印计数点2、6这段时间时纸带的平均速度大小V 4= m/s 。
参考答案：1．CD 2．BC 3．D 4．B 5．ACD 6．BD 7．B 8．【解析】①电磁打点计时器使用直流电源②释放小车前，小车没有位于电磁打点计时器附近③拉小车的线没有跟长木板平9. d1=1．20cm、d2=5．40cm、d3=12．00cm、 v2=（d2-d1）/2T（字母表达式）v2=0.21m/s．（结果保留两位有效）10.交流; 0.1 0.768【总结与反思】。