打点计时器创新题型的解题指导
打点计时器创新题型的解题指导文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]有关打点计时器创新题型的解题指导打点计时器作为一个重要的实验工具，在高中物理学习过程中和高考中都占有重要的地位。
如果以实验得到的一条纸带作为研究动力学的“根”，那么，通过一条纸带可以解读各类直线运动、牛顿运动定律、动量、机械能守恒定律、动能定理等动力学的问题。
在近年高考中出现了许多涉及到打点计时器的创新题型，随着近年新课程改革和深入，在未来高考命题中会有更多的有关打点计时器的创新型命题出现。
一、关注考查打点计时器实验步骤的创新题型【例1】（2002年广东）一个有一定厚度的圆盘，可以它匀速转动的角速度。
实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片。
实验步骤：（1）如图1所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。
（2）启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。
（3）经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为 =式中各量的意义是：②某次实验测得圆盘半径r =×10-2m ，得到的纸带的一段如图2所示。
求得角速度为: .〖解析〗（1）设圆盘匀速转动的角速度为ω，圆盘的半径为r 。
则圆盘边缘处的线速度跟纸带水平前进的速度是相等的。
而纸带前进的速度可以利用纸带上打下点的情况求出，由21(1)x x r T n ω-⋅=-可得21(1)x xT n rω-=-T 为电磁打点计时器打点的时间间隔，r 为圆盘的半径，x 1、x 2是纸带上选定的两点分别对应的米尺上的刻度值，n 为选定的两点间的打点数（含两点）。
（2） rad/s〖点评〗利用打点计时器求转盘的角速度，这是本题的创新之处，转盘边缘的线速度与纸带的线速度相等是解决本题的关键。
此题的实验器材、和实验步骤是不需要考生判断是否正确的信息，对于此类常规试题略加变化的创新题型，能否有效排除干扰信息，直指问题关键是高考考查能力的一种全新命题方式。
【例2】在“验证牛顿第二定律”的实验中，下面是按实验要求装置好器材后，进行的实验性步骤：（1）用天平测出小车和小桶的质量。
备用砝码，使小车与砝码的总质量远大于小桶与砂子的总质量。
（2）挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源、放开小车，在纸带上打下一系列的点。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9图2单位：（3）保持小车的质量不变，改变砂桶里砂子的质量，测出加速度，重复几次。
（4）保持砂桶里砂子质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次。
（5）根据测量数据，分别画出a-F 和a-1/m 的图线。
上述实验中，漏掉一个重要实验步骤是 。
根据实验中测得的数据做出a-F 图线，若做出的a-F 图线如图3所示，这是由 造成的；若做出的a-F 图线如图3所示，这是由 造成的。
〖解析〗（1）平衡摩擦力，将长木板不带滑轮一端垫一小木板，移动小木板，使小车在长板上匀速直线运动。
（2）平衡摩擦力时木板倾角过大，小车重力沿斜面的分力大于小车所受摩擦力；实际的外力比小桶和砂子的质量小。
〖点评〗本题考查实验步骤是常规题，对图象的判断是本题的创新之处，由此可以变化出许多新的题型，关键是同学在学习过程中善于归纳和总结。
二、关注类似于打点计时器新器材的命题【例3】如图5甲所示，用包有白纸的质量为的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代aO F图3aO F图4打点计时器。
当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图5乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动。
测得记号之间的距离依次为、、、、、，已知电动机铭牌上标有“1440r/min ”字样，由此验证机械能守衡。
根据以上内容。
回答下列问题（计算结果保留三位有效数字）：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔T = s ，图乙中的圆柱棒的 端是悬挂端（填左或右）。
（2）根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C 时，圆柱棒下落的速度v c = m/s ；画下记号D 时，圆柱棒下落的速度v D = m/s ；记号C 、D 之间棒的动能的变化量为 J ，重力势能的变化量为 J （g =s 2）。
由此可得出的结论是 。
〖解析〗（1）600.04171440t T s s n === 由于圆柱棒下降是做匀加速运动，所以速度不断增大，则悬挂点应在左端。
（2）12i i i s s v T++=得3(58.042.0)10/ 1.20/20.0417C v m s m s -+⨯==⨯3(74.058.0)10/ 1.58/20.0417D v m s m s -+⨯==⨯ CD 间动能的变化22221111(1.58 1.20)0.528222k D C E mv mv J ∆=-=⨯⨯-=CD 间重力势能的变化311058.0100.580P E mg h J J -∆=∆=⨯⨯⨯= 在误差允许的范围内，圆柱棒的机械能是守恒的。
〖点评〗本题考查学生对纸带处理一般的方法和对实际问题的处理能力，把打点计时器和纸带变成电机、毛笔和长木板是本题的创新之处，由此可引导学生在实际生活中寻求更多的类似“打点计时器”。
【例4】科技馆中有一个展品，如图6所示。
在较暗处有一个不断均匀滴水的龙头。
在一种特殊的灯光照射下，可观察到一个个下落的水滴。
缓缓调节水滴下落的时间间隔到适当情况。
可看到一种奇特的现象，水滴似乎不再往下落，而是固定在图中A 、B 、C 、D 四个位置不动，一般要出现这种现象，照明光应该满足（g=10m/s 2） ( ) A ．普通光即可 B.间隙发光，间隔时间为 C ．间隙发光，间隙时间为 D.间隙发光，间隙时间为解析：水滴做自由落体运动，由图6可知 x AB =10cm,x BC =(40-10)cm=30cm,X CD =(90-40)cm=50cm,x BC -x AB =x CD -x BC =20cm,所以水滴从A 到B 与从B 到C 及C 到D 的时间相等，设为T 。
只要光源的发光时间间隔为T ，我们就能看到题中所说的奇特的现象。
由2aT x =∆得 答案：C〖点评〗本题又给我们提供了一个全新的打点计时器，由此类打点计时器可以想到用频闪仪照小球下落的实验、滴水法测重力加速度、用数码相机连拍功能拍的匀变速运动物体、雷达测速仪、气垫导轨上用光电门测速等类似的实验，这样打点计时器的家族就扩大了许多，在高考中命题也就不在局限于实验题了，可以是选择是、计算题、探究题、也可以让学生进行一下创新实验的设计等。
因此，同时要注意相关能力的培养和提高，这对提高高考应试能力有很大帮助。
图6三、关注新型实验器材中“纸带”类问题的处理【例5】某人在医院做了一次心电图，结果如图所示。
如果心电图仪卷动纸带的速度为 m/min ，图中方格纸每小格长 1 mm ，则此人的心率为（ ）次/ min 次/ min 次/ min 次/ min〖解析〗由心电图可知，出现两个波峰之间的距离相等，所用的时间为 则此人每分钟心跳次数为60601t n T ===次次 答案：C〖点评〗此题的创新之处在于把心电图引入到试题之中，从生活中提取信息，用物理学的原理进行解读，这正是新课标理念下对物理学习提出新的要求，创新产生与平时对生活的观察与思考，这正是本题给我们的启迪。
【例6】光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图8所示，a 、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a 、b 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。
利用如图9所示装置测量滑块与长1m 左右的木板间动摩擦因数及被压缩弹簧的弹性势能，图中木板固定在水平面上，木板的左壁固定有一170 20 30 40 50 680图7图91 2lb 0 0 0显示光电光电计时图8个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与木板相比可忽略），弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。
现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后，水平向右运动，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为×10-2s 和×10-2s ，用游标卡尺测量小滑块的宽度d ，卡尺示数如图10所示. （1）读出滑块的宽度d = cm.（2）滑块通过光电门1的速度v 1= m/s ；滑动通过光电门2的速度v 2= m/s ；（3）若用米尺测量出两个光电门之间的距离为l ，已知当地的重力加速为g ，则滑块与木板动摩擦因数表达式为 （各量均用字母表示）。
（4）若用米尺测量出滑块初始位置到光电门2的距离为S ，为测量被压缩弹簧的弹性势能，还需测量的物理量是 （说明其含义，并指明代表物理量的字母），被压缩弹簧的弹性势能可表示为 （各量均用字母表示）。
〖解析〗（1）游标卡尺的读数为（2）滑块通过第一个光电门的平均速度2121 5.5010/ 2.75/2.010d v m s m s t --⨯===⨯ 滑块通过第二个光电门的平均速度2122 5.5010/ 1.10/5.010d v m s m s t --⨯===⨯（3）对于滑块由牛顿第二定律得,f mg ma a g μμ=-==-由运动学关系得2222122122,2v v v v al gl glμμ--==∴=（1）还需测量的物理量是滑块的质量m ，根据功能原理，弹簧压缩最短时的弹性势能E p 全部转化为滑块的动能和克服摩擦力做功，滑块由初始位置到光电门2位置时有〖点评〗本题叙述过程较复杂，是近年高考中经常出现信息题的一种，如何学会正确阅读信息题这是近年高考命题者常思考的一个重要问题，专家们想通过这类命题来引导学生提高阅读和理解能力，学会化繁为简，这也是提高创新能力的重要途径之一。
【例7】雷达是利用电磁波来测定物体的位置和速度的设备，它可以向一定方向发射不连续的尖形电磁波，当遇到障碍物时，在荧光屏上会接收到一个尖形波。
某型号防空雷达某时刻发射一个雷达波p 1,在雷达监视屏上接收到的雷达波形如图11甲n 1所示，30s 后在同方向上显示的发射波p 2和接收波形n 2如图5乙所示。
已知雷达监视屏上相邻刻线间表示时间间隔为10-4s ，电磁波在空气中传播的速度为3×108m/s ，则被监视的目标的速度最接近（ ）A ．1200m/s ss s〖解析〗电磁波p 1与障碍物的距离电磁波p 2与障碍物的距离m m t C s 44-82105.41031832121⨯=⨯⨯⨯⨯=∆=乙被监视的目标的速度s m s m t s s v /500/3010)5.46(421=⨯-=-= 〖点评〗把雷达接收到的尖端电磁波看作是打点计时器打到纸带上的点，然后根据运动学规律进行数据处理，看来学习物理只要掌握了基本方法，很多问题甲乙图11都很好解决的。
打点计时器注意事项和公式总结
打点计时器测速度和加速度（重力加速度）实验注意事项以及公式推导
根据实验，测量出实验数据：
涉及到的公式
1 某一点的速度V=(S1+S2)/2T
2 加速度求解公式：逐差法
任意相邻两段计数点距离如果是相邻情况，那么m-n=1 3根据图象求解加速度
注意事项：
1.开始要把小车或物体停在打点计时器处，再让小车运动，以便在只带上打下足够的点
2.先接通电源，再放开小车，为的是打点计时器工作稳定以后，打点更清晰
3.选择点迹清晰的纸袋，在纸带上选择点间间隔较大的一段内的点作为计数点，并做好标记供分析使用
4.将打完点的纸带放在水平桌面上，用米尺测量任意计数点到基准点之间的距离
5.小车的加速度适当大些，这样可以减少长度测量上带来的误差，一般是50cm上取7-8个清晰的点
6.纸袋运动时，不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。
7.若让小车在水平方向上运动，应该适当的增加一点地面与木板之间的夹角，为了抵消小车运动时与地面的摩擦力而带来的误差
8.一般情况下为了减少仪器误差，都是用电火花打点计时器。
物理创新实验设计——用打点计时器探究动能定理
物理创新实验设计⏹用打点计时器探究动能定理⏹现实问题：人教版高中物理必修-2第七章-第六节：探究功与物体速度变化的关系中，采用橡皮筋弹出小车的方法研究功与速度的关系，这一设计调动了学生的积极性，体现了探究思想。
但橡皮筋的功无法测量，最终只能定性的说明W∝v2的关系。
因此有必要要设计一个简便易行的实验，探究功与速度的数量关系呢。
设计思想：在高中阶段，最容易计算和测量的功是mgh，利用打点计时器可以测量v。
因此，在教学中以自由落体实验为突破口，结合斜面实验，利用打点加计时器测量自由落体运动的瞬时速度和下落的高度，探究重力做功、其它力做功与速度之间的关系，进而推广、拓宽，得出动能的表达式和动能定理。
处理数据时通过计算机系统进行，以简化过程节省时间。
具体操作如下：一、预备知识1．如何计算和测量重力做功？如何测量物体的速度？2．重力对物体做功，物体的运动速度如何变化呢？3. 打点加计时器的应用，平均速度的计算: v n= ( h n+1-h n-1)/2T。
4. 加速度与力、质量关系的实验操作。
二、实验分组操作（一）自由落体实验——【媒体展示】实验步骤和注意事项：1.装置要竖直，尽量减小纸带与限位孔间的摩擦，纸带无初速释放，重物的质量和密度应较大, 以减小阻力，确保自由落体运动。
2.纸带30 - 40cm长，选用点迹清晰，呈一条直线，第1、2两点间距接近2mm的纸带进行研究。
3.如图安装、打点、换纸带、换物体、重复，挑选纸带记下第一个点的位置O，依次选取几个较方便的点，量出各点到O的距离，计算出各点的v ，进行研究。
（二）斜面实验——【媒体展示】实验步骤和注意事项：1．用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来。
（砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10。
）2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。
21-22版：1.4 实验：用打点计时器测速度（创新设计）
220 V交流电源
打点
周期
0.02 s
0.02 s
阻力
来源
纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦
纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小
功能
功能相同，都是计时仪器
2.测平均速度、瞬时速度的原理
用跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录物体的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx。打两个点的时间间隔为Δt，则 ＝ ，当Δt很短时，认为 为t时刻的瞬时速度。
六、注意事项
1.实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。
2.使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。
3.手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。
4.使用电火花计时器时，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。
解析(1)由物体的初速度为零，可判断纸带左端与物体相连。
(2)由交流电源频率为50 Hz知，相邻计时点间的时间间隔为0.02 s，每5个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝5T＝0.1 s。
(3)由纸带可知xBD＝(49.60－12.38)cm＝0.3 722 m，tBD＝2Δt＝0.2 s，由平均速度公式得 ＝ ＝ m/s＝1.861 m/s。
(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。随后关闭电源。
(4)重复步骤(2)、(3)，获得3～5条纸带。
(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，往后数n个点，n个点之间的间隔数为
(n－1)，纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt＝0.02(n－1) s。
高中物理必修1实验 用打点计时器测速度 例题解析
实验：用打点计时器测速度例题解析(1)【例2】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1－4－3所示．求小球的平均速度．图1－4－3解析：根据题意，小球从1 cm到6 cm位置，位移s＝5 cm，所用时间t＝0.3 s，平均速度v＝s／t＝0.17 m／s．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．【例3】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．(2)1.从原理上考虑，电磁打点计时器和电火花计时器，哪一种可能引起较大的误差?为什么?解答：电磁打点计时器引起的误差较大.因为电磁打点计时器打点瞬时要阻碍纸带的运动.2.把纸带的下端固定在重物上，上端用手提着，纸带穿过打点计时器.接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落，纸带被打出一系列的点，其中有一段如图1－4－12所示.图1－4－12（1）图1－4－12所示的纸带，哪端与重物相连?（2）怎样计算纸带上打A 点时重物的瞬时速度?说出你的道理.解答：（1）纸带左端与重物相连.（2）A 点和右方邻近一点的距离Δx =7.0×10－3 m ，时间Δt =0.02 s ，Δt 很小，可以认为A 点速度v =tx ∆∆=0.35 m/s. 3.图1－4－13是甲、乙两个物体运动的v －t 图象，至少从以下三个方面说明它们的速度是怎样变化的.图1－4－13（1）物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度?（2）速度的大小是否变化?是加速还是减速?（3）运动的方向是否变化?解答：（1）甲物体有一定的初速度，乙物体初速度为零.（2）甲物体速度大小不变，乙物体先匀加速、匀速、最后匀减速运动.（3）甲、乙物体运动方向都不改变.4.自制模拟打点计时器.你的左手拿着一块表，右手拿着一枝彩色画笔.你的同伴牵动一条宽约1 cm 的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线向前移动.每隔1 s 你用画笔在纸上点一个点.你还可以练习在1 s 内均匀地点上两个点.这样，就做成了一台简单的“打点计时器”（图1－4－14）.想一想，相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?图1－4－14解答：纸带速度越大，相邻两点的距离也越大.纸带速度与相邻两点时间无关.。
实验用打点计时器测速度典型例题解析
实验用打点计时器测速度典型例题解析The following text is amended on 12 November 2020.实验：用打点计时器测速度（一）典型例题【例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.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选项错误。
答案：AB【例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 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 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 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 s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．【例3】用同一底片对着小球运动的路径每隔 s拍一次照，得到的照片如图1－4－4所示．求小球的平均速度．图1－4－4解析：根据题意，小球从1 cm到6 cm位置，位移s＝5 cm，所用时间t＝s，平均速度v＝s／t＝ m／s．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．【例4】如图1－4－5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．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T ＝．即:v1=s,v2=s,v3=s,v4=s,v5=s。
21-22版：1.3 第2课时 练习使用打点计时器（创新设计）
第2课时练习使用打点计时器[学习目标要求] 1.掌握打点计时器的工作原理和使用方法。
2.会利用打出的纸带求解平均速度和瞬时速度。
3.会根据求出的瞬时速度描点作图，画出v－t图像。
一、实验目的1.了解打点计时器的使用方法。
2.利用纸带求平均速度和瞬时速度。
3.描绘v－t图像。
二、实验步骤1.了解打点计时器的构造，然后把它固定好。
2.安装纸带。
3.先启动电源，再用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。
随后关闭电源。
4.取下纸带，从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点。
例如数出n 个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
5.用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
测量之前，自己先设计一个表格，用来记录时间及位移。
三、数据处理1.平均速度的测量(1)取纸带上能够看清的某一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用1，2，3，…标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔Δt＝0.10 s。
(2)用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离。
(3)计算两相邻计数点间的位移Δx。
(4)利用公式v＝ΔxΔt计算纸带上各相邻计数点间的平均速度。
2.瞬时速度的测量当Δt较小时，用v＝ΔxΔt来表示纸带上这一段中打某点时物体的瞬时速度。
例如，打E点时物体的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即v E＝ΔxΔt。
(如图所示)3.描绘物体的v －t 图像(1)根据v ＝ΔxΔt 计算出的在Δx 这一段位移内某一点的瞬时速度，将数据填入表中。
位置 0 1 2 3 4 5 6 … x /m Δx /m Δt /s v /(m ·s －1)(2)建立平面直角坐标系，如图所示，根据测量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，即得到物体运动的v －t 图像。
四、注意事项1.打点前，应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置。
2.打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。
【创新设计】2014-2015学年高一物理人教版必修一教案：1.4 实验：用打点计时器测速度 Word版含解析
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＝ΔxΔt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＝ΔxΔt，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(v t 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x1、x2、x3、…….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＝x1＋x2 2T、v B＝x2＋x32T、v C＝x3＋x42T、v D＝x4＋x52T、…….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，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＝ΔxΔt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)0.4000．4790.559(4)见解析例3如图146所示是某质点做直线运动的v t图象，试回答：(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v t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v t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/s。
高中物理打点计时器考点大全与常见典型考题
第二讲打点计时器的使用实验一用打点计时器测速度1.要点概览⑴电磁打点计时器和电火花计时器的构造及工作原理；⑵打点计时器的使用方法及测瞬时速度的方法；⑶用v-t图像进行数据分析。
2.内容详解⑴电磁打点计时器和电火花计时器①用途：计时仪器，同时记录不同时刻的位置，进而可测量各点间的距离（物体位移）②电源：交流电③电压：电磁打点计时器工作电压6V以下；电火花计时器工作电压220V④打点周期：0.02s（频率50Hz）⑵使用打点计时器的步骤①将纸带穿过限位孔，固定打点计时器；②先开启电压，然后拉动纸带运动，纸带上打出一系列的点，随即关闭电源；③取下纸带，选择比较清晰的一段，计算某两点间的时间间隔，测量两点间距离。
⑶瞬时速度的测量思想方法：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，测量出包括E 点在内的D 、F 两点间的位移Δx 和时间Δt ，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。
t x ∆∆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。
⑷用v-t 图像进行数据分析①建立直角坐标系：横轴——时间t （s ）；纵轴——速度v (m/s)②描点：利用所测数据计算瞬时速度，选择合适的单位长度，在坐标纸上描点。
③连线：用平滑曲线将描的点连接起来。
④v-t 图像：描述速度随时间的变化关系。
3.例题剖析如图所示，表示用毫米刻度尺测量打点计时器打出的一条纸带的数据情况，由此可知纸带做运动。
纸带在A、B间的平均速度为 m/s，纸带在A、C间的平均速度为 m/s。
解析：要判断物体的运动状态，则要看各段时间内平均速度的关系。
由于各段时间相等，则从相等时间内的位移方面分析，也能看出物体是怎样运动的。
打点计时器及纸带问题分析与处理(已打印) 陈武彬
高一（ ）班 姓名： 座号：（ ） 第四次作业打点计时器及纸带问题分析与处理1. 打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录 的仪器。
两种打点计时器分别是 打点计时器和 打点计时器。
工作电压分别是 V 流电和 V 流电，它们打点的频率都是 Hz ，即每个 s 打一个点。
2.探究自由落体运动实验步骤：①.选择正确的电源，连接电路；②.将纸带一端穿过重锤，一段穿过打点计时器的限位孔，放在复写纸的 面；③.将打点计时器固定在铁架台上，将重锤拉到靠近打点计时器，并保证纸带沿着 方向。
④.先 ，再 ，让纸带随重锤一起做自由落体运动。
（A ．释放纸带 B ．接通电源）3.纸带问题分析与处理凡是等时间间隔记录匀速、匀变速运动物体位置变化的情况，都可归结为“纸带问题”。
例如:1.9 5.8 9.6 13.6 17.3（1）根据纸带你可以直接知道（ ），还可以间接知道（ ）A ．位移B ．加速度C ．每个点的瞬时速度D ．时间（2）根据纸带给出的数据填空：=AB s m, =BC s m, =CD s m,=D E s m, =EF s m, =DE t =EF t s, =-AB BC s s m,=-CD DE s s m, =-DE EF s s m,: (书P39页第五题第三行至结尾)用逐差法，我们可以求出 a =（公式）（舍去最后一段位移）= （代入数据式）= .2s m利用中间时刻的速度等于全程的平均速度，我们可以求出：=B v = ,s m =C v = ,s m=D v = ,s m =E v = .s m。
物理创新实验设计——用打点计时器探究动能定理
物理创新实验设计⏹用打点计时器探究动能定理⏹现实问题：人教版高中物理必修-2第七章-第六节：探究功与物体速度变化的关系中，采用橡皮筋弹出小车的方法研究功与速度的关系，这一设计调动了学生的积极性，体现了探究思想。
但橡皮筋的功无法测量，最终只能定性的说明W∝v2的关系。
因此有必要要设计一个简便易行的实验，探究功与速度的数量关系呢。
设计思想：在高中阶段，最容易计算和测量的功是mgh，利用打点计时器可以测量v。
因此，在教学中以自由落体实验为突破口，结合斜面实验，利用打点加计时器测量自由落体运动的瞬时速度和下落的高度，探究重力做功、其它力做功与速度之间的关系，进而推广、拓宽，得出动能的表达式和动能定理。
处理数据时通过计算机系统进行，以简化过程节省时间。
具体操作如下：一、预备知识1．如何计算和测量重力做功？如何测量物体的速度？2．重力对物体做功，物体的运动速度如何变化呢？3. 打点加计时器的应用，平均速度的计算: v n= ( h n+1-h n-1)/2T。
4. 加速度与力、质量关系的实验操作。
二、实验分组操作（一）自由落体实验——【媒体展示】实验步骤和注意事项：1.装置要竖直，尽量减小纸带与限位孔间的摩擦，纸带无初速释放，重物的质量和密度应较大, 以减小阻力，确保自由落体运动。
2.纸带30 - 40cm长，选用点迹清晰，呈一条直线，第1、2两点间距接近2mm的纸带进行研究。
3.如图安装、打点、换纸带、换物体、重复，挑选纸带记下第一个点的位置O，依次选取几个较方便的点，量出各点到O的距离，计算出各点的v ，进行研究。
（二）斜面实验——【媒体展示】实验步骤和注意事项：1．用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来。
（砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10。
）2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。