高中物理人教版必修1第一章第4节实验用打点计时器测速度教案3Word版
《实验：用打点计时器测速度》
一、教材分析
物理学是一门以实验为基础的自然科学.本节课为实验课，目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法，测定物体牵引纸带的速度，并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系.根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法，让学生用求平均速度的方法，粗略表示物体运动的瞬时速度.教材这样处理更进一步加深了上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解.当然这种用平均速度代替瞬时速度的方法，在匀变速直线运动中有它的准确性，这要在下一章中学习，在此可不必要向学生介绍这种结论性的知识，以免冲淡学习重点，加重学生负担.本节课旨在让学生学到科学实验中探究的方法，而不是注重探究的结果多么完美，所以千万不能让学生养成不尊重实验事实、拼凑实验结果的习惯.要让学生在亲身体验描点法作图象的思想方法，向学生讲清图象的横、纵坐标，描点法，图象的物理意义.要充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与.教师要补充一些更为典型的、学生非常熟悉的、不一定是物理方面的图象，要突出图象的直观性，使学生对图象的作用有更多、更深入的了解，为本节建立物理图象来分析、寻找物体运动的规律打下基础.
二、教学目标
知识与技能
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.会安装并使用打点计时器，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—时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象，能从图象中获取有用的信息.
过程与方法
1.通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力.
2.通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来.培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.
3.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用.
4.体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑.
5.经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动.
情感态度与价值观
1.感受打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识.
2.经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙.
3.体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.
4.培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯.
三、教学重点
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—时间图象，并从中获取物理信息.
四、教学难点
处理纸带的方法，用描点法画图象的能力.
五、教学过程
［新课导入］
测定物体的速度并不是一件很容易的事情，特别是当物体的运动速度在不停变化时，测定某时刻的速度更是比较困难的，如上下飞舞的蝴蝶，要确定它某一时刻的速度是很困难的.我们现在只研究直线运动的速度的测量问题.
当物体沿直线运动时，其位移在不断变化，要研究物体的运动，我们首先要准确记录物体运动的信息.直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们在测量时可以尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体的运动情况.在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大.打点计时器就是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器，我们可以通过测量位移和时间来计算物体运动的速度以及速度的变化快慢.
【课堂活动】
作为同桌的两位同学合作，简易模拟打点计时器.
1.同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1 cm的
长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动.你按照一定的时间间隔点击纸带（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看谁牵动纸带的速度变化最小.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?
2.两位同学竞走比赛，为了比较他们的运动情况，现在让每位同学都提着底部穿孔、漏沙比较均匀的两个沙袋一起竞走，然后通过他们的漏沙情况来判断他们的匀速运动情况和加速情况.
以上两个探究活动目的是让学生体验打点计时器通过打点达到计时目的的原理.
学生做完后讨论.
生：相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大.纸带运动的快慢不均匀，点子的间隔也不均匀，但对相邻两点间的时间间隔没有影响.
生：参加竞走的两人若运动快慢比较稳定，则漏沙比较均匀，若加速运动，会发现快的时候漏沙少，慢的时候漏沙多.
［新课教学］
师：在以上的活动中，同学们认识到了打点和漏沙可以体现物体运动的快慢.今天我们就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法，并用图象把这些速度形象地表示出来.
一、电磁打点计时器
教师布臵学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，如图1－4－1所示.工作电压为4 V～6 V.当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点.通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面.当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中.由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为0.02 s.位于振片一端的振针就跟着上下振动起来.这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列小点.
图1－4－1 电磁打点计时器
【交流与讨论】
电磁打点计时器使用低压交流电源工作，大家想一想能不能使用直流电源，为什么？
生：工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致.若使用50 Hz的交流电，打点的时间间隔为0.02 s.这个值正好是电源频率的倒数.
二、电火花计时器
教师布臵学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.
电火花计时器电火花计时器的外形如图1－4－2所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用.
图1－4－2
使用时电源插头直接插在交流220 V插座内，将裁成圆片（直径约38 mm）的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带（20 mm×700 mm）从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间.这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位臵而影响到点迹的清晰度.也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验，还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以重复使用，应注意降低实验成本.
【交流与讨论】
从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小？
生：电火花计时器可能会更好些，因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.
教师评论并系统总结.
师：电火花计时器使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉冲周期不大于50 μs，这一方面也远优于电磁打点计时器），同时它的操作简易，使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于5 μA）.
师：打点计时器能记录哪些信息？
生：时间和位移.
下面的时间交给学生自主探究.
三、练习使用打点计时器
学生自主阅读教材中的实验步骤提示.
指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据？
【交流与讨论】
针对问题，学生讨论实践后回答.
问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位臵？
生：将复写纸套在复写纸定位销上，推动调节片，可调节复写纸位臵.将纸带从复写纸圆片下穿过.
问题2.振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整？
生1：可检查压纸框的位臵是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位臵.
生2：可能是复写纸该换新的了.
生3：可能是振动片的振幅太小，可调整振动片的位臵.
生4：可能是振针的位臵太高，调整振针的位臵，直到打出点为止.
生5：我选的电压在4 V和6 V的情况下，打点的清晰度有点差别，电压高的时候稍清晰，所以可调高一点电压.
问题3.开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？
生：因打点计时器是按间歇工作设计的，故长期工作可能会因线圈发热而损坏.
投影展示：电火花计时器的纸带安装方法（让学生阅读）：
使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉盘。
人教版物理必修一1.4 实验：用打点计时器测速度 教学设计
《用打点计时器測速度》教学设计【课题】用打点计时器測速度【教材】人民教育出版社《物理》必修I 第一章第四节【课型】实验课【课时】1课时【教材分析】内容分析一、打点计时器原理及构造；二、练习使用打点计时器；三、用打点计时器测量瞬时速度；四、用图像表示速度、v—t图像。
强调能力的培养，如阅读仪器说明书、从图像获取数据、分析数据、用图像描述研究物理过程的能力。
教材的地位和作用课本P24-25问题与练习中出现了匀速、匀加速、匀减速运动的图像，编者的意图是巩固速度与瞬时速度的意义，加深对图像的理解，为下一节《加速度》的教学做准备。
新旧教材的对比如上表所示，从课题的名称、编排、内容上有很大变化。
旧教材放在实验里。
新教材放在了课本里，用较为正式、较长的篇幅，共7页来介绍，可见其地位的变化。
老教材只要求测量手的运动平均速度，判断是否做匀速运动。
新教材强调了能力的培养，如阅读仪器说明书、从图像获取数据、分析数据、用图像描述研究物理过程的能力。
【学生学情分析】1.学生已经具备的知识准备有：平均速度和瞬时速度的概念，长度的测量方法，即刻度尺的使用。
2.学生的障碍：瞬时速度和平均速度的区别，记录、处理实验数据时有效数字位数问题。
【教学目标】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学会建立物体运动的v—t图象。
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。
情感态度与价值观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合作，交流思想，感受团队精神体验探索的乐趣。
【重点难点】本节重点：①学会使用打点计时器。
高中物理 第一章第四节1.4实验用打点计时器测速度教案 新人教版必修1
1.4实验用打点计时器测速度一、教材分析物理学是一门以实验为基础的自然科学.本节课为实验课，目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法，测定物体牵引纸带的速度，并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系.根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法，让学生用求平均速度的方法，粗略表示物体运动的瞬时速度.教材这样处理更进一步加深了上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解.当然这种用平均速度代替瞬时速度的方法，在匀变速直线运动中有它的准确性，这要在下一章中学习，在此可不必要向学生介绍这种结论性的知识，以免冲淡学习重点，加重学生负担.本节课旨在让学生学到科学实验中探究的方法，而不是注重探究的结果多么完美，所以千万不能让学生养成不尊重实验事实、拼凑实验结果的习惯.要让学生在亲身体验描点法作图象的思想方法，向学生讲清图象的横、纵坐标，描点法，图象的物理意义.要充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与.教师要补充一些更为典型的、学生非常熟悉的、不一定是物理方面的图象，要突出图象的直观性，使学生对图象的作用有更多、更深入的了解，为本节建立物理图象来分析、寻找物体运动的规律打下基础.二、教学目标知识与技能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.会安装并使用打点计时器，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—时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象，能从图象中获取有用的信息.过程与方法1.通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力.2.通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来.培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.3.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用.4.体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑.5.经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动.情感态度与价值观1.感受打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识.2.经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙.3.体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.4.培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯.三、教学重点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—时间图象，并从中获取物理信息.四、教学难点处理纸带的方法，用描点法画图象的能力.五、教学过程［新课导入］测定物体的速度并不是一件很容易的事情，特别是当物体的运动速度在不停变化时，测定某时刻的速度更是比较困难的，如上下飞舞的蝴蝶，要确定它某一时刻的速度是很困难的.我们现在只研究直线运动的速度的测量问题.当物体沿直线运动时，其位移在不断变化，要研究物体的运动，我们首先要准确记录物体运动的信息.直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们在测量时可以尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体的运动情况.在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大.打点计时器就是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器，我们可以通过测量位移和时间来计算物体运动的速度以及速度的变化快慢.【课堂活动】作为同桌的两位同学合作，简易模拟打点计时器.1.同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1 cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动.你按照一定的时间间隔点击纸带（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看谁牵动纸带的速度变化最小.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?2.两位同学竞走比赛，为了比较他们的运动情况，现在让每位同学都提着底部穿孔、漏沙比较均匀的两个沙袋一起竞走，然后通过他们的漏沙情况来判断他们的匀速运动情况和加速情况.以上两个探究活动目的是让学生体验打点计时器通过打点达到计时目的的原理.学生做完后讨论.生：相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大.纸带运动的快慢不均匀，点子的间隔也不均匀，但对相邻两点间的时间间隔没有影响.生：参加竞走的两人若运动快慢比较稳定，则漏沙比较均匀，若加速运动，会发现快的时候漏沙少，慢的时候漏沙多.［新课教学］师：在以上的活动中，同学们认识到了打点和漏沙可以体现物体运动的快慢.今天我们就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法，并用图象把这些速度形象地表示出来.一、电磁打点计时器教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，如图1－4－1所示.工作电压为4 V～6 V.当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点.通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面.当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中.由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化周期一致，即为0.02 s.位于振片一端的振针就跟着上下振动起来.这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列小点.图1－4－1 电磁打点计时器【交流与讨论】电磁打点计时器使用低压交流电源工作，大家想一想能不能使用直流电源，为什么？生：工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致.若使用50 Hz的交流电，打点的时间间隔为0.02 s.这个值正好是电源频率的倒数.二、电火花计时器教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.电火花计时器电火花计时器的外形如图1－4－2所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用.图1－4－2使用时电源插头直接插在交流220 V插座内，将裁成圆片（直径约38 mm）的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带（20 mm×700 mm）从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间.这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，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.也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验，还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以重复使用，应注意降低实验成本.【交流与讨论】从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小？生：电火花计时器可能会更好些，因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.教师评论并系统总结.师：电火花计时器使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉冲周期不大于50 μs，这一方面也远优于电磁打点计时器），同时它的操作简易，使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于5 μA）.师：打点计时器能记录哪些信息？生：时间和位移.下面的时间交给学生自主探究.三、练习使用打点计时器学生自主阅读教材中的实验步骤提示.指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据？【交流与讨论】针对问题，学生讨论实践后回答.问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置？生：将复写纸套在复写纸定位销上，推动调节片，可调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过.问题2.振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整？生1：可检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置.生2：可能是复写纸该换新的了.生3：可能是振动片的振幅太小，可调整振动片的位置.生4：可能是振针的位置太高，调整振针的位置，直到打出点为止.生5：我选的电压在4 V和6 V的情况下，打点的清晰度有点差别，电压高的时候稍清晰，所以可调高一点电压.问题3.开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？生：因打点计时器是按间歇工作设计的，故长期工作可能会因线圈发热而损坏.投影展示：电火花计时器的纸带安装方法（让学生阅读）：使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉盘下穿过，打点时墨粉盘不随纸带转动，电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上，打出的点迹颜色较淡，打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带.学生实验时可采用这一方法.另一种是用两条纸带，将墨粉盘夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉盘会随纸带转动，电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，所以打出的点迹颜色较重.墨粉盘上面的一条纸带没有点迹，可重复使用.用一条纸带打点时，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小，用两条纸带打点时摩擦阻力较大.不管用哪种方法，打完纸带后应立即切断电源.师：处理纸带时，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，这些点划分出来的时间间隔数是多少？生：共（n－1）个.学生亲自手拉纸带练习使用打点计时器，自己设计表格，记录测量数据.【思考与讨论】师：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？生：测出两个点间的距离，数一下这两个点间共有多少个时间间隔，即有多少个0.02 s，用这个总距离去除以所需用的时间.【课堂训练】出示题目：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1－4－3所示每条纸带记录的物体的运动情况.图1－4－3参考答案：（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.四、用打点计时器测量瞬时速度思想方法：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1－4－4，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.图1－4－4tx ∆∆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.学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移Δx ，同时记录对应的时间Δt ，填入教材第23页中设计好的表1中. 根据v =tx ∆∆算出刚填完的表1中各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，抄入教材第24页表2中.从该表中能粗略看出手拉纸带运动的速度变化情况.【课堂训练】出示题目：如图1－4－5所示，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，用毫米刻度尺测出各点间的距离为：AC =14.0 mm ，AD =25.0 mm.那么由此可以算出纸带在AC 间的平均速度为__________m/s ，纸带在AD 间的平均速度为_____________m/s ；B 点的瞬时速度更接近于____________m/s.图1－4－5参考答案：0.35 0.42 0.35解析：AC 间的平均速度为TAC 2=02.02100.143⨯⨯- m/s=0.35 m/s ，AD 间的平均速度为T AD 3=02.03100.253⨯⨯- m/s=0.42 m/s.对描述B 点的瞬时速度来说，AC 段所取的位移间隔更小，更能接近B 点的真实速度，即B 点速度更接近于0.35 m/s.五、用图象表示速度师：刚才我们从表2中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化情况，图象是表示变化规律的好方法，我们可以用图象来描述物体的速度变化情况，那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢？请同学们先看课文并回答.生：在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度，用横坐标表示时间，根据表中各时刻的速度，将（v ，t ）作为一组坐标在图象中描点，将点连线后得出的图象称为速度—时间图象（v-t 图象），简称速度图象.学生具体操作描点.师：我们从根据实测数据所描的点，可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律. 师：为了更清晰，你可以把这些点用折线连起来.在老师的提示和帮助下连线.师：速度的实际变化应该是比较平滑的，所以，如果用一条平滑的曲线来“拟合”这些点，曲线反映的规律应该与实际情况更接近.指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍.师：我们现在来观察图象，可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况.【六、 课堂小结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.v －t 图象：表示做直线运动物体的速度随时间变化的规律.某段时间图线与时间轴围成的面积值表示该段时间内物体通过的位移大小.形状一样的图线，在不同图象中所表示的物理规律不同.。
人教版必修一第一章第四节 打点计时器实验学案
第四节实验：用打点计时器测速度自学导引：一、认识打点计时器1、打点计时器是一种2、电磁打点计时器1）结构：2）工作电压是，当电源是50Hz时，每隔打一个点。
3)工作原理:当接通电源时，在的作用下，便振动起来，带动上下振动,这时如果纸带运动，就通过在纸上留下一行小点．4)电磁打点计时器使用方法:①固定:安装好复写纸并将打点计时器固定在桌子边缘或铁架台上。
②穿:将穿过限位孔与墨粉纸盘。
③定:将打点计时器接入50Hz交流电源，电压从4 V开始，观察振动情况，若振动片振幅较小再升高电压至6 V。
④接:启动电源，然后拖动纸带（或释放物体）打出点,观察点迹是否 .⑤关:打完点后，立即电源5）注意事项：①工作电流为②工作电压为以下③实验前检查打点的稳定性和清晰程度④使用时应先，待打点计时器稳定时再拉动纸带或释放物体⑤手拉动时，速度应适当一些，以防打的点迹太密集3、电火花打点计时器1)结构：2）工作电压是，3）工作原理：使用时，套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔．接通交流电源，按下开关时，计时器发出的脉冲电流经、到纸盘轴，产生放电．当电源是50Hz时，它每隔打一个点。
4、电火花计时器使用方法:①固定:安装好并将打点计时器固定在边缘或铁架台上。
②穿:将纸带穿过与③定:将打点计时器接入交流电源。
④接:启动电源，然后拖动（或释放物体打出点并观察点迹是否清晰.⑤关:打完点后，立即关闭电源二、练习使用打点计时器实验目的：利用打出的纸带研究物体的运动实验器材：实验步骤：(1)将电火花计时器固定在上，检查是否已经正确地套在纸盘轴上。
(2)把纸带装好(3)把电火花计时器的电源插头插在的交流电源上。
(4)按下，用手水平地拉动，纸带上就打出一行小点，随后立即电源．快乐体验:1．接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻之间的关系应当是 ( ) A．先接通电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通电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3．一学生在练习使用打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，你能告诉他可能的原因吗?( )A．打点计时器错接在直流电源上 B．电源电压过低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4.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。
G1高中物理必修一第一章第四节：实验：用打点计时器测速度
4 实验：用打点计时器测速度[学习目标] 1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理.2.学会使用打点计时器.3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.4.理解速度随时间变化的图象的意义，掌握描点法画图象的方法，并能根据图象分析物体的运动．义，掌握描点法画图象的方法，并能根据图象分析物体的运动．一、了解打点计时器 1．打点计时器的作用及分类．打点计时器的作用及分类打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为当电源频率为50 Hz 时，时，它每隔它每隔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．可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移．这就为研究这就为研究物体的运动提供了可能，供高中学生实验用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种．两种．2．电磁打点计时器(如图1所示) 图1 (1)工作电压：6 V 以下的交流电源；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．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(如图2所示) 图2 (1)工作电压：220 V 交流电源；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．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． 4．两种计时器误差比较．两种计时器误差比较电火花计时器使用中对纸带运动阻力极小，因而系统误差较小．电火花计时器使用中对纸带运动阻力极小，因而系统误差较小．二、练习使用打点计时器1．把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．．把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．2．把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上(电磁打点计时器接6 V 以下低压交流电，电火花计时器接220 V 交流电)．3．先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．．先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源． 4．取下纸带，从能够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一个计数点间的距离Δx . 6．利用公式v ＝ΔxΔt 计算出纸带在这段时间内的平均速度．计算出纸带在这段时间内的平均速度． 三、用打点计时器测量瞬时速度1．既然打点计时器打出的纸带既记录了物体的运动时间，又记录了这段时间内物体的位移，那我们能不能借助打点计时器和纸带测量物体运动的平均速度呢？能不能测量物体运动的瞬时速度呢？瞬时速度呢？答案 ①利用纸带计算平均速度①利用纸带计算平均速度根据v ＝ΔxΔt 可求出任意两点间的平均速度，Δx 是纸带上两点间的距离，Δt 是这两点间的时间间隔．间间隔．②利用纸带粗略计算瞬时速度②利用纸带粗略计算瞬时速度纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示．平均速度的公式v ＝ΔxΔt ，当Δt 或Δx 较小时，这个平均速度代表纸带经过某点的瞬时速度．度．2．打点计时器所用电源的频率为50 50 Hz Hz ，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量如图3所示，纸带在A 、C 间的平均速度为间的平均速度为 m /s ，在A 、D 间的平均速度为间的平均速度为 m/s ，B 点的瞬时速度更接近于速度更接近于 m/s. 图3 答案 0.35 0.42 0.35 解析 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14 mm ＝0.014 m ，A 、D 间的距离为25 mm ＝0.025 m. 由公式v ＝Δx Δt 得v AC＝0.0142×0.02m/s＝0.35 m/s，v AD＝0.0253×0.02m/s≈0.42 m/s. s. B点的瞬时速度更接近于0.35 m/s. 一、打点计时器的应用原理及操作一、打点计时器的应用原理及操作例1使用打点计时器时应注意() 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．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C．使用打点计时器拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行．使用打点计时器拉动纸带时，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．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BCD [归纳总结]使用打点计时器的注意事项(1)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后，再拉动纸带．(2)打点前应使物体停在靠近打点计时器的位臵．(3)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．(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)．读数时应估读到毫米的下一位．针对训练1(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．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．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状．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．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况答案ABD 解析打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位臵和某段时间内的位移；纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状． 二、瞬时速度的计算和速度图象的画法二、瞬时速度的计算和速度图象的画法例2 在用打点计时器(电源频率为50 Hz)研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中，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4所示，图中前几个点模糊，因此从A 点开始每5个点取一个计数点，试根据纸带求解以下问题：根据纸带求解以下问题：图4 (1)纸带的哪一端与物体相连？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？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？段对应的平均速度是多大？ (4)打C 点时瞬时速度的大小？点时瞬时速度的大小？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x BD ＝(49.60－12.38) cm ＝0.3722 m. t BD＝2Δt ＝0.2 s 由平均速度公式得v ＝x BD t BD ＝0.372 20.2 m /s ＝1.861 m/s . s. (4)C 点瞬时速度近似等于BD 段的平均速度，故v C ＝1.861 m/s. 答案 (1)左端左端 (2)0.1 s (3)1.861 m/s (4)1.861 m/s [总结提升](1)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)．读数时应估读到毫米的下一位． (2)某点瞬时速度的测量：利用v ＝ΔxΔt ，其中Δx 为包含待测点的较近的一段距离． 针对训练2 除打点计时器外，人们还用频闪照相法来记录物体运动的时间和位移．如图5所示是采用每秒闪光10次的相机拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 0.1 s s ，这样便记录了小球运动的时间，而小球运动的位移可以用尺子量出．尺子量出．图5 根据小球的频闪照片提供的信息在图6中作出小球的v －t 图象，并由图象确定第一次曝光时小球的速度．时小球的速度．图6 答案 v －t 图象见解析图图象见解析图 0.40 m/s 解析 可以求出第2、3、4、5次曝光时小球的速度． v 2＝0.1600.2 m /s ＝0.80 m/s ，v 3＝(0.300－0.070)0.2 m /s ＝1.15 m/s ， v 4＝(0.500－0.160)0.2 m /s ＝1.70 m/s ， v 5＝(0.710－0.300)0.2m /s ＝2.05 m/s ， 小球的v －t 图象为直线(如图所示)，延长图线可知第一次曝光时小球的速度v 1＝0.40 m/s. 1．练习使用打点计时器时，接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动，这两项操作的先后顺序是() A．先释放纸带，后接通电源．先释放纸带，后接通电源B．先接通电源，后释放纸带．先接通电源，后释放纸带C．释放纸带的同时接通电源．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．先接通电源或先释放纸带都可以2．你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，每隔1 s用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”．如果在纸带上点下了10个点，则在打下的这些点的过程中，纸带的运动时间是() 3．如图7所示为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02 s打一点，图中O点为第一个计数点，A、B、C、D为相邻的计数点，每相邻计数点间还有一个点未画出．根据图中标出的数据，打A、D两点时间内纸带的平均速度是，打B点时纸带的瞬时速度是，你能算出两点时间内纸带的平均速度吗？为什么？打O、D两点时间内纸带的平均速度吗？为什么？图7 一、选择题(1～3为单项选择题，4～6为多项选择题) 1．关于打点计时器的使用，下列说法正确的是() A．电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源以下的直流电源B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C．使用的电源频率越高，打出的两点间的时间间隔就越小．使用的电源频率越高，打出的两点间的时间间隔就越小D．电源的电压越高，打出的两点间的时间间隔就越小．电源的电压越高，打出的两点间的时间间隔就越小Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔为T，若纸带上共打2．打点计时器所用的电源是50 50 Hz出N个点，这条纸带上记录的时间间隔为t，则下列各式正确的是() A．T＝0.1 s，t＝NTB．T＝0.05 s，t＝(N－1)TC．T＝0.02 s，t＝(N－1)TD．T＝0.02 s，t＝NT50 HzHz，在“探究小车速度随时间变化的规律”的实3．打点计时器使用交流电源的频率为50 验中，若交流电的频率变小了而未被发现，则测得小车的速度值与真实值比较将() A．偏大．无法判断．无影响 D．无法判断．偏大 B．偏小．偏小 C．无影响4．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使用交流电．电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电B．两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样．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．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放电针和墨粉纸盘．电磁打点计时器在纸带上打点是靠放电针和墨粉纸盘5．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．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．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的时间内发生的位移不相等．点不均匀说明物体在相等的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．点不均匀说明打点计时器有故障6．采用下列哪些措施，有利于减少纸带因受到摩擦而产生的误差() A．改用6 V直流电源直流电源B．将电磁打点计时器换成电火花计时器．将电磁打点计时器换成电火花计时器C．用平整的纸带，不用褶皱的纸带．用平整的纸带，不用褶皱的纸带D．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜二、非选择题7．在用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验中，某同学有如下操作步骤：．在用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验中，某同学有如下操作步骤： A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源B．将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路．将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码D．取下纸带．取下纸带E．放手，使小车在平板上运动．放手，使小车在平板上运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔其中错误的步骤是，有遗漏内容的步骤是，将以上步骤完善后以合理的顺序排列为．其中错误的步骤是，有遗漏内容的步骤是，将以上步骤完善后以合理的顺序排列为．8．某同学在做“练习使用打点计时器”实验时打出的纸带如图1所示，每相邻两点之间还有四个点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz. 图1 (1)相邻两个计数点间的时间间隔为相邻两个计数点间的时间间隔为 s. (2)打第4个计数点时纸带的速度v4＝m/s.(保留三位有效数字) 9．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2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Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，则滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小分别为多少？(计算结果保留两位有效数字) 图2 10．如图3所示，甲、乙两位同学对同一条纸带上的点进行测量读数，甲采取的方法是用刻所示，甲、乙两位同学对同一条纸带上的点进行测量读数，甲采取的方法是用刻度尺先测出AB间距离为x1，再分别测出BC间距离x2，CD间距离x3，DE间距离x4，再代入公式求解．而乙同学只把刻度尺零刻度线对齐A点，依次读出B、C、D、E 4点的刻度值x1、x2、x3、x4.通过计算的方法求出AB间距离为x1，BC间距离为x2－x1，CD间距离为x3－x2，DE间距离为x4－x3，再代入公式求解，你认为哪位同学的测量方法更好一些，误差更小一些？更小一些？图3 11．如图4所示是用小车拖动、用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E为我们在．试求：纸带上所选的计数点．相邻计数点间的时间间隔为0.1 s．试求：图4 (1)打点计时器打下B点时小车的瞬时速度；点时小车的瞬时速度；(2)在图5中作出小车的速度—时间图象．时间图象．图5 1．答案 B 解析 开始记录时，开始记录时，应先给打点计时器通电打点，应先给打点计时器通电打点，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带，然后释放纸带，然后释放纸带，如果先放开纸带，再接通如果先放开纸带，再接通打点计时器的电源，会导致物体运动较快，会导致物体运动较快，不利于数据的采集和处理，不利于数据的采集和处理，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，A 、C 、D 错误；B 正确． 2． 答案 B 解析 每隔1 1 ss 用笔在纸带上点下一个点，如果在纸带上点下了10个点，也就有9个时间间隔，所以纸带的运动时间是9 s ．故选B. 3．答案 2.312 5 m /s 2.125 0 m/s 不能不能 不知道OD 段的时间间隔段的时间间隔 解析 根据平均速度和瞬时速度的定义式求解． AD 段的平均速度 vAD ＝AD t AD ＝43.25－15.500.02×2×3×10－2 m /s ＝2.312 5 m/s. 当时间间隔很短时，可以用平均速度代替瞬时速度， 故打B 点时的瞬时速度v B ＝AC t AC ＝32.50－15.500.02×2×2×10－2 m /s ＝2.1250 m/s . s. 无法算出OD 段的平均速度，因为不知道O 、D 间有多少个点，因而不知道OD 段的时间间隔．1．答案 C 2．打点计时器所用的电源是50 50 Hz Hz 的交流电，其相邻点间的时间间隔为T ，若纸带上共打出N 个点，这条纸带上记录的时间间隔为t ，则下列各式正确的是( ) A ．T ＝0.1 s ，t ＝NT B ．T ＝0.05 s ，t ＝(N －1)T C ．T ＝0.02 s ，t ＝(N －1)T D ．T ＝0.02 s ，t ＝NT 答案 C 解析 电源频率f ＝50 Hz ，则相邻点间的时间间隔T ＝1f ＝150s ＝0.02 s ，纸带上共打出N 个点，则有N －1个时间间隔，即t ＝(N －1)T ，C 正确．3．答案 A 解析 打点计时器打点的频率是由电源的频率决定的，且打点的频率等于电源的频率．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；当交流电频率低于50 Hz 时，打点计时器打点的时间间隔将大于0.02 0.02 s s ，计算速度时如果仍按0.02 0.02 s s ，由v ＝Δx Δt 可知，将导致测量出的速度值大于其真实值．4．答案 AB 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放电针和墨粉纸盘，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． 5．答案 BC 解析 纸带上每相邻两个点之间的时间间隔都相等，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．点不均匀说明物体在相等的时间内发生的位移不相等，故C 对，D 错．6．答案 BCD 解析 改用6 V 直流电源，直流电源，打点计时器无法工作，打点计时器无法工作，A 项错误．项错误．电火花计时器与纸带间的摩擦电火花计时器与纸带间的摩擦更小，B 项正确．用平整的纸带，纸带理顺摊平能减小摩擦，C 、D 项正确．二、非选择题7．答案 A D BFCAED 解析 合理的步骤如下：B ．将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路F ．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C ．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码A ．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，接通电源 E ．放手，使小车在平板上运动D ．断开电源，取下纸带8．答案 (1)0.1 (2)1.20 0.11＋0.129＝d Δt ＝3.0×100.29 d Δt ＝3.0×100.11 ＝x AC 2T ＝52.0×1032×0.1 ＝x BD 2T ＝(84.0－24.0)×102×0.1 ＝x CE 2T ＝(120.0－52.0)×102×0.1速度—时间图象如图所示。
人教版高中物理全册必修1教案1.4 实验：用打点计时器测速度
上面介绍的两种计时器打点的时间间隔都是T=0.02s，因此，打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间。如果把纸带跟运动物体连接在一起，纸带上的点子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里民生的位移，从而了解物体运动的情况。
开启电源等待1s~2s拖动纸带,拖出纸带后立即切断电源；
在纸带上选取计数点,测量计数点之间长度时要用量程在30cm以上透明塑料尺一次测量多组计数点间数值,不要用短刻度尺一段一段的测量计数点间距离,减少偶然误差。
作 业
布 置
1. 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间要阻碍纸带的运动。
教学中的几点考虑
①注意培养学生的实验素质。实验课以学生活动为主，各种活动应有序进行。指导学生阅读课文、说明卡，对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。认真观察实验现象，小组之间可以交流、对比实验情况。如有意识的变速拉动纸带，观察纸带上打出的点起始部分、中间部分、最后部分有什么变化？其他小组打出的点有什么不同，这些差异都说明什么问题？以提高对实验现象的观察力。
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，检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否在两条纸带之间。
2．把计时器上的电源插头在220V交流电源插座上。
3．按下脉冲输出开头，用手水平地拉动两条纸带，纸带动上就打上一列车员小点。
4．取下纸带，从能看得清规戒律的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点，点子的间隔数则为（n-1）个，用t=0.02 （n-1）计算出纸带的运动时间t。
点子数n
高中物理 1-4实验用打点计时器测速度精品课件 新人教版必修1
知识点解析 人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标 物 理
如图是一幅表现运动员“挥击网球”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． 那么，在实验室我们如何记录瞬间的时间和运动呢？ 本节中我们将仿照这种方法，利用打点计时器测量做直线 运动的物体的速度．
人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标 物 理
如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹 变密．
规律总结：(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象． 人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标 物 理
(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．
查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条纸带
是否已经正确地穿过限位孔，墨粉纸盘是否夹在两条纸带 中 间 ． ② 把 计 时 器 上 的 电 源 插 头 插 在 220V 的 交 流 电 源 上．③按下脉冲输出开关，用手水平地拉动两条纸带，纸 带上就打了一系列小点．④取下纸带，从能看得清的某个
点开始，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，点
规律总结：使用打点计时器时，应注意以下几方面的 人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标 物 理
问题：
(1)打点的频率等于交流电的变化频率． (2)振针过高、过低、过松均会影响打点的质量． (3)为保证打出的第1个点对应于物体运动的初始时刻， 应先接通电源，后让物体开始运动．
变式训练1 人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标 物 理
过程与方法 人 教 版 必 修 一 · · 新 课 标 物 理
1．通过本节的学习了解打点计时器的使用方法；
必修教材1第一章第4课时教案：实验“用打点计时器测速度”
第四课时 用打点计时器测速度
§1－4 实验：用打点计时器测速度
教学内容：实验：用打点计时器测速度
教学目标：1、了解打点计时器的结构和工作原理；
2、学会用打点计时器测物体的速度，练习使用纸带；
教学方法：实验法
教学难点：打点计时器的结构
教学过程：
引入： 过去使用的计时的仪器有：秒表、钟、烧香等。
如何在运动物体上留下时间记号呢？引入打点计时器
一、电磁打点计时器
1、结 构：
线圈，永久磁铁，振片，振针，限位孔等。
2、作用：通过打点来记录时间。
注意：如何记录时间的？
3、工作原理：
4、注意事项：
二、电火花打点计时器
1、工作原理：
2、注意事项：
三、实验
1、实验目的：练习使用打点计
时器，利用打上点的纸带研究物体的
运动情况
2、实验原理：v 平=t
x ∆∆，求纸带的平均速度。
3、实验器材：电火花打点计时器或电磁打点计时器，纸带，刻度尺，导线，电源
4、实验步骤：
5、注意事项： 四、纸带处理
1、纸带及纸带上的点
2、求平均速度
S 1 S 2 S 3。
人教版高中物理必修1第一章第4节实验：用打点计时器测速度课件
（3）用纸带分析物体的运动情况
并能计算平均速度
①在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s （电源频率为50Hz），所以点迹密集的地方 表示纸带运动的速度很小。 ②根据v=△x/△t，求出在任意两点间的平均速 度，这里△x可以用直尺测量出两点间的距离， △t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。这 里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。
练 习 打点计时器的使用
Байду номын сангаас
使 1.把打点计时器固定在桌子上。
用 2.按说明正确安装纸带。
打 点
3.启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上打出 一系列的点，随后立即关闭电源。
电磁打点计时器
（2）电磁打点计时器工作原理
线圈 振片 振针
永久磁铁 平均速度 v x
t
限位孔
Δx
Δx Δx
0.08s 0.06s
0.04s
0 01
2
34 1
5
67 2
8
9 cm10
工作原理图
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。
经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与 喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。
培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和 科学精神。
教学重难点
重点
打点计时器的使用。 由纸带计算物体运动的瞬时速度。 画物体的速度—时间图象。
难点
对纸带上记录的原始数据进行处理。 测定瞬时速度，画出v-t图象，并通过图象 来分析物体的运动情况。
②电火花打点计时器使用220 V交流电 源．当电源频率为50 Hz时，每隔0．02 s打 一次点.
③工作原理：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过放电针、 墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在 运动的线带上就打出一行点迹.
高一物理人教版必修一 1.4实验：用打点计时器测速度教案
实验：用打点计时器测速度重/难点重点：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。
难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力。
重/难点分析重点分析：电磁打点计时器靠电磁带动探针振动通过复写纸打点。
电火花计时器靠产生电火花放电蒸发墨粉打点。
要注意使用方法和领悟注意事项。
通过纸带用包含某点在内的一段时间内的平均速度粗略表示该点的瞬时速度。
速度时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象。
难点分析：为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。
以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。
突破策略一、电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4 V～6 V。
当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。
通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。
当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制成)磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。
由于振动片的磁极随着电流方向的改变面不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化局期一致，即为0.02s。
位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列小点。
二、电火花计时器使用时电源插头直接插在交流220V插座内，将裁成圆片(直径约38mm)的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带(20mmX700mm)从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间。
这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，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。
【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。