高一物理人教版必修1实验：用打点计时器测速度(全面知识点-教学课件-含课后作业)

第4节 实验：用打点计时器测速度【考纲解读】◆ 了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其基本工作原理； ◆ 能正确、熟练使用打点计时器，并亲手使用打点计时器； ◆ 会根据织带上的点迹计算物体运动的平均速度；◆ 理解用平均速度表示瞬时速度多采用的思想方法，并会用这种方法计算瞬时速度； ◆ 能运用实验数据画出t -υ图像，并会根据画出的图像描述物体运动速度的变化特点。

【知识储备】知识点❶、打点计时器的构造与工作原理1、电磁打点计时器（1）电磁打点计时器是一种连续打点记录运动物体在相同时间间隔内位移的仪器。

它是用交流电源，工作电压在V 6以下。

当电源的的频率为Hz 50时，它每隔s 02.0打一个点。

（2）电磁打点计时器的构造如图所示。

（3）工作原理：电磁打点计时器是利用电流的磁效应打点计时的仪器，当打点计时器的线圈中通入交流电流时，线圈将产生磁场，由于电流是周期性变化的，所以线圈产生的磁场也是周期性变化的，振片位于磁场中被磁化，相当于条形磁铁，振针所在一端为一个磁极，其磁性随时间做周期性变化，这样，振片的这一端受永久磁铁的作用而上下运动，振片就这样做周期性振动，每次向下运动时带动振针在纸带上大下一个点，大点的时间间隔就是振片的振动周期，等于交流变电流的周期。

交流电频率为Hz 50时，它每隔s 02.0)501(s 打一个点，则纸带上相邻两点间的时间间隔也是s 02.0。

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V 220。

（2）电火花计时器的构造如图如图所示。

（3）工作原理电火花计时器中有将正弦式交流电流转为脉冲式变电流的装置，当计时器接通V 220交流电源时，按下脉冲输出开关，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，利用火花放电在纸带上打出点迹。

当电源的频率为Hz 50时，它每隔s 02.0打一个点。

3【辅助理解】例1、电磁打点计时器是一种使用 电源的计时器仪器，它的工作电压为 V 以下，当电源频率为Hz 50时，每隔 s 打一个点，使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过 ，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带上 面；打点时应先 ，再让纸带运动。

例2、使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中，在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在 上，还要检查 是否夹在两只带之间。

例3、电磁打点计时器是使用 电源的 仪器，电磁打点计时器的工作是。

电火花计时器的电源插头应接在 V 的 电源插头座上，当使用Hz 50的电源时，每打两点的时间间隔为 s 。

纸带运动时所受阻力较小的是 计时器。

例4、关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法正确的是（ ） A.打点计时器应接交流电源，交流频率通常为Hz 50B.如果纸带上相邻两个计数之间有两个点，则相邻两个计数点间的间隔是s 08.0C.如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大D.电磁打点计时器接在V 200电源上，电火花打点计时器接在V 6电源上例5、根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到或直接测得到的物理量是（ ） A.时间间隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度知识点❷、打点计时器的使用1、练习使用打点计时器（1）把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，复写纸套在轴上压在纸带的上面。

（2）把电磁打点计时器的两个接线柱接到V 6低电压交流电源。

（3）打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打下了许多小点。

（4）关闭电源，取下纸带，从能够看清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。

如果共有n 个点，那么点与点的间隔数为)1(-n 个，纸带的运动时间s n t )1(02.0-=∆。

（5）用刻度尺测量从开始计数的到最后一点间的距离x ∆。

（6）利用公式txv∆∆=计算纸带在这段时间内的平均速度。

（7）把纸带上打点清晰的某个点作为起始点0，以后的点分别标上1、 2、 3、 4、 5、、、作为“计数点”，如图所示，依次测出0到1、1到2、2到3、3到4、4到5、、、之间的距离...54321、、、、、x x x x x ，判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动，判断依据是：若连续两点间的距离相等，则物体做匀速运动；反之，则做变速运动。

2、操作注意事项（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。

（2）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。

（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，墨粉纸放在纸带上面；使用打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。

（5）使用电磁打点计时器时，如果打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。

（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。

（7）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其实测量点O 之间的距离）。

读数时应估读到mm 10、。

【辅助理解】例6、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V 6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 试纠正以上步骤中的错误之处例7、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D.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况例8、用电火花打点计时器测纸带的运动时间和位移，下面是未操作程序写出的实验步骤，先在各步骤中空白处填上适当的内容，然后将实验步骤按操作程序写在下面的空白处。

A.把墨粉纸盘套在定位轴上，并夹在 中间，将电源插头接在V 220，Hz 50的交流电源上。

0 1 2 3 4 5B.把打点计时器固定在桌子上，两条纸带穿过。

C.用刻度尺测量从开始计时的点到最后一个点间的长度。

D.按下脉冲输出开关，用手水平牵动条纸带、E关闭电源，取下纸带，从能看清的点数起，如果有多个点，那么这段纸带记录的时间。

实验步骤的合理顺序是。

知识点❸、利用纸带分析物体的运动情况1、根据纸带点迹判断物体的运动情况（1）选取一条点迹清晰的纸带为研究对象。

由于点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移，所以纸带点迹的分布情况反映了物体的运动情况。

（2）分析纸带上点与点之间间距的变化情况。

由于纸带上相邻两点间时间间隔为，所以点迹密集的地方说明纸带的运动速度较小。

（3）若点与点之间的距离相等，就可判断物体可能做匀速运动，若点与点之间的距离越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动。

2、分析纸带求解物体的运动速度（1）求解平均速度根据txv∆∆=，求出任意两点间的平均速度。

两点间的位移x∆可以用直尺测量出，t∆为两点间的间隔数与单个时间间隔s020、的乘积。

如图所示，将打点好的纸带从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，比如数出n个点，用刻度尺测出第一个点到第个n点的距离，并算出这个点的时间间隔，则平均速度)201(sTnxV、（）=-∆=（2）粗略计算瞬时速度当一段位移x∆对应的t∆时间很小时，我们可以用这段时间内的平均速度来表示中某一时刻的瞬时速度。

如图所示，txv∆∆=可以大致表示C点的瞬时速度，即txv∆∆=，BA、两点离点越近，算出平均速度越接近于C点的瞬时速度。

然而BA、两点距离过小时，测量误差会增大，所以应根据实际情况选取这两个点。

【辅助理解】例9、打点计时器所用电源的频率为Hz50，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CA、在间的平均速度为sm/，在DA、点的瞬时速度更接近于sm/。

据此可以判定小车做（填“加速度”、“减速度”或“匀速”）运动。

1 n课后强化巩固【基础巩固】1、关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是（ ） A.点迹匀速，说明纸带做匀速直线运动 B.点迹变稀，说明纸带做加速直线运动 C.点迹变密，说明纸带做加速直线运动 D.相邻两点间的时间间隔相等2、电磁打点计时器的打点周期取决于（ ） A.交电压的高低 B.交流电的频率C.永久磁铁的磁性强弱D.振针与复写纸的距离3、练习使用打点计时器的实验步骤如下：A.把打点计时器固定在带有滑轮的长木板一端，把复写纸套在定位轴上，让链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V 6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0，依次在每隔点上标出1、 2、 3、.......，用刻度尺分别量出各点的位置试纠正以上步骤中错误之处。

4、使用打点计时器应注意（ ）A.无论使用电磁大点计时器还是电话火计时器，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.使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行D.使用打点计时器时，应将打点计时器先固定在桌子上5、某位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6、电磁打点计时器是一种使用 电源的计时仪器，它是工作电压为 ，当电源频率为Hz 50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，并要放在纸带的 面；应把 电源用导线接在连接线上；打点时应先 让运带运动。

A B C D 0cm 0.4cm 1.4cm 2.6cm7、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.瞬时速度 D.平均速度8、电火花计时器所用的电源是Hz 50的交流电，其相邻点间的时间间隔是T ,若纸带上共有个N 点，纸带记录的时间为t ，则下列各式正确的是（ ） A.，、s T 10=NT t = B.,500s T 、=T N t )1-=（ C.，、s T 200=T N t )1-=（ D.，、s T 200=NT t =9、用毫米刻度尺测量物体的长度，下列哪些读书符合有效数字要求（ ） A.m 5021、 B.m 62141、 C.m 4012、 D.m 304、10、利用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额平均速度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【能力加强】11、如图所示的四条纸带，是某同学练习使用打点计时器得到的纸带（纸带的右端后通过打点计时器）。