1-4实验：用打点计时器测速度

v～t图象，做好两种图象的转化，比较同一运动过程在不 同图象的表达形式．
( 北师大附中 08 － 09 学年高一上学期期中 ) 一个作直
线运动的物体，其速度图象如图所示，由图可判断出( )
A．第1秒末，物体速度方向改变 B．前两秒内物体的位移为零 C．物体做往复运动 D．第3秒末和第5秒末物体的位置相同
Ⅰ.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v－t图象. Ⅱ.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．
Ⅲ.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va＝4m/s，vb＝8m/s.
(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．
电火花计时器工作时使用 ______ 电流，工作电压为 ______V ，工作时的基本步骤是：①当纸带穿过电火花计 时器后，应及时关闭电火花计时器；
②将电源线插入220V交流电源插座；
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.
如下图所示是拖动纸带时打点计时器打出的一条纸带， A、B、C、D、E为我们的纸带上所选的记数点，相邻计数 点间的时间间隔为0.1S，试求打点计时器打下B、C、D各
点时的瞬时速度．
解析：同样根据用某段时间内的平均速度可以“粗略”
代表某点的瞬时速度的思想，计算打点计时器打下B、C、 D各点时的瞬时速度．
所示，请你判断一下这可能是因为 ( A．打点计时器错接在直流电源上 )
B．电源的电压不稳
C．电源的频率不稳 D．振针压得过紧
答案：D
解析：正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上， 这样在纸上才能留下点．当振针与复写纸的距离过大时， 振针可能打不到复写纸，这时会出现有时有点，有时无 点．如果振针与复写纸的距离过小，振针就会有较长的时
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)×0.02s. 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v＝
速度．
计算出纸带在这段时间内的平均
⑦把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„作为“计数点”，如图所示， 依次测出O到A、A到B、B到C„之间的距离x1、x2、x3„.
答案：0.02；偏大
解析： 本题考查电磁打点计时器的使用及其测量原 理．当交流电的频率为50Hz时，打点计时器每隔0.02s打一 个点，当交流电的频率低于50Hz时，打点计时器打一次点 的时间间隔t将大于0.02s，因此测出的速度将比真实值偏大.
某学生在用打点计时器做研究小车运动规律的实验时， 其开始时的装配图如下图所示，其中有错误与不妥之处， 请把它找出来．
4．用打过点的纸带，如下图．
根据量出A、D间的距离Δx，和时间间隔Δt算出A、D 间的平均速度 .用这个速度可以近似地表示纸
带经过A点时的 瞬时速度 ，如果Δt再小一些(如A、C之 间或A、B之间)用平均速度代表A点的瞬时速度会 更准确．
(1)电磁打点计时器 ①电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间 隔内位移的仪器．它使用交流电源，由学生电源供电，工
4．实验：用打点计时器测速度
※
了解电磁打点计时器、电火花计时器的构造及 工作原理
※※ 学会使用打点计时器 ※※ 掌握测瞬时速度的方法 ※ 理解速度随时间的变化图象
下图是一幅表现鸽子飞翔时的一系列运动瞬间的照片，
在这里，连续的运动被分离成了离散的“景”，瞬间的精 彩被定格成了永恒，这是“相对论”在摄影艺术中应用的 一个实例． 那么，在实验室我们如何记录瞬间的时间和运动呢？
1．该实验的目的是
用打点计时器测
速度．
2．实验所需的器材有：电磁打点计时器或 电火花计时器、学生电源、纸带、复写纸、刻度尺 导 线、木板． 3．电火花计时器是利用 火花放电 计时 在纸带上
打出 小孔
是 220V
而显示出点迹的
.
仪器， 工 作电压
使用时，墨粉纸盘 套在纸盘轴上，并夹在 两条纸带 之 间，当电源频率是50Hz时，它也是每隔 0.02s 打 一 次 点．
点评：通过以上问题的解答过程可以看出，在研究物 理问题的过程中，物理思想和物理方法是十分重要的，在 物理学的发展过程中，积累了许多很重要的研究问题的方 法，即用某段时间内的平均速度“粗略”表示某点的瞬时
速度就是其中的方法之一．
说明：下一章我们学习到该物体做的是匀变速直线运 动，B点瞬时速度就等于A到C这段时间的平均速度，并不 像有些问题中只是一种近似．
3m/s,2s 末离开出发点 6m ； 2s ～ 4s 内物体静止于离出发点 6m处；4s～5s质点反方向做匀速直线运动，速度为6m/s,5s 末时回到出发点， 5s ～ 6s 质点继续以 6m/s 的速度反方向匀 速运动，6s末位移为－6m.其v－t图象如图乙．
点评： 先认知 x～t图象，逐段分析其运动情况，再画
③把纸带从墨粉纸盘下面穿过； ④接通开关，听到放电声，立即让运动物体拖动纸带 运动． 上述步骤正确的顺序是______．
解析：若不知道电火花计时器的工作原理，就无法选
择工作电源的性质和电压的高低及工作程序；不了解构造， 对各部件无法说出其名称，因此，应该认真阅读电火花计 时器使用说明，了解各部分构造的名称和使用方法．我们 在使用任何新产品之前都应该如此，养成习惯．
3 xAC 52.00×10 vB＝ ＝ m/s＝0.26m/s 2T 2×0.1
－
xAD－xAB (84－24)×10 3 vC＝ ＝ m/s＝0.30m/s 2T 2×0.1
－
xAE－xAC (120－52)×10－3 vD＝ ＝ m/s＝0.34m/s 2T 2×0.1
答案：vB＝0.26m/s；vC＝0.30m/s；vD＝0.34m/s
作电压在10V以下．当电源的频率为 50Hz时，它每隔0.02s
打一个点．
②电磁打点计时器的构造如图所示．
电磁打点计时器
工作原理：它是利用电磁感应原理打点计时的一种
仪器．连接低于10V低压交流电源时，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也 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．当交流电源频率为50Hz时，它每隔
0.42
0.35
解析：由题意知，相邻两点间的时间间隔为 0.02s.AC 间的距离为 14mm ＝ 0.014m ， AD 间的距离为 25mm ＝ 0.025m. Δx 由公式 v＝ 得， Δt 0.014 vAC＝ m/s＝0.35m/s， 2×0.02 0.025 vAD＝ m/s＝0.42m/s. 3×0.02 B 点的瞬时速度更接近于 0.35m/s.
0.02s打一次点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔为
0.02s.
(2)电火花计时器
①电火花计时器使用交流电源，工作电压是220V. ②电火花计时器的构造如下图所示．
③工作原理：它是利用火花放电在纸带上打出孔而显
示点迹的计时器．当接通220V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 就打出系列点迹．当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s
打一次点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔也是
0.02s.
(3)两种计时器的比较
类型
电磁打点计时器
比较 所用电源 打点方式 10V以下低压交流 振针打点
电火花计时器
220V交流 电火花打点
时间间隔
每隔0.02s打一次点
振针和纸带接触会 影响纸带运动，误 差较大
每隔0.02s打一次点
火花放电不会影响 纸带运动，误差较 小
答案：CD
如下图甲所示，表示一质点在6s内的x～t图象，试据 此分析质点的运动情况并画出它的v～t图象．
解析：因为 x～t 图象的斜率表示速度，所以 0～2s 的 6m－0m 速度 v1＝ ＝3m/s， 2s 2s～4s 的速度 v2＝0， －6m－6m 4s～6s 的速度 v3＝ ＝－6m/s， 2s
质点的运动情况： 0 ～ 2s 内做匀速直线运动，速度为
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间的平均速度为________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.
答案：0.35
(2)数据处理 ①打点计时器打点的周期为 T，则 A、B、C、D„各 x1＋x2 x2＋x3 点的瞬时速度分别为： vA ＝ 、 vB ＝ 、 vC ＝ 2T 2T x3＋x4 x4＋x5 、vD＝ „. 2T 2T
把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动.
位置 时间t/(s) (xn＋xn＋1)/(m) v/(m/s) ②利用v－t图象分析物体的运动 A B C D E F
答案：交流；220；③②④①
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，
当 电 源 的 频 率 为 50Hz 时 ， 振 针 每 隔 ________s 打 一 个 点．现在用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于 50Hz时，如果仍按50Hz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数值________．
实验误差
(1)实验步骤： ①把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔， 把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面．