高中物理必修二第一章—1.4.实验：用打点计时器测速度
高中物理第一章运动的描述1.3运动快慢的描述—速度1.4实验用打点计时器测量速度教
实验：用打点计时器测量速度
一、教学目标
1．知识目标
（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）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平均速度和瞬时速度．
（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．
2．能力目标
（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．
3．情感目标
（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．
二、教学要点
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．
三、教学难点
处理纸带的方法，用描点法画图象的能力．
四、教学流程 教学流程 教师活动 学生活动 设计意图
环节一：课程导入 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．
用打点计时器测量加速度速度-实验报告
1 测定匀变速直线运动的加速度－实验报告
班级________ 姓名________时间_________
一、实验目的
1、掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法
2、测定匀变速直线运动的加速度和计算打下某点时的瞬时速度。
二、实验原理
1、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：若x1、x2、x3、x4……为相邻计数点间的距离，若△x＝x2－x1＝x3 －x2＝…… ＝c(常数)，即连续相等的时间间隔内的位移差是恒量，则与纸带相连的物体的运动是匀变速直线运动。
2、利用某段时间里的平均速度等于该段时间中点的瞬时速度来计算打下某点时的瞬时速度.
3、由纸带求物体加速度的方法：
（1）根据Xm－Xn＝(m-n)aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔），选取不同的m和n,求出几个a,再计算出其平均值即为物体运动的加速度。
（2）用V-t图像求物体的加速度：先根据时间中点的瞬时速度等于该段时间的平均速度求几个点的瞬时速度，然后做出V-t图像，图线的斜率就是物体运动的加速度。
***逐差法：物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是X1、X2、X3……则有： △X=X2－X1=X3－X2=X4－X3=……=aT2 .
由上式还可得到 :
X4－X1=（X4－X3）+（X3－X2）+（X2－X1）=3aT2 同理有 X5－X2=X6－X3=……=3aT2
可见，测出各段位移X1、X2……即可求出a1、a2、a3……,再算出a1、a2、a3……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。
三、实验器材
四、实验步骤
2
五、分析与处理实验数据
1、.纸带采集
2、实验数据记录
3、计算加速度（用计算和V-T图像两种方法）和某点的瞬时速度
六、实验误差分析
2019-2020年高一物理《1.4试验：用打点计时器测速度》教案
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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
难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力
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和应用
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
教学手段：实验演示和多媒体课件（ppt和flash）、视频
预习学案： 完成时间（ ）分钟
1、.电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用 电源的 仪器，电磁打点计时器的工作电压是 Ｖ，电火花打点计时器的工作电压是 Ｖ.当电源频率是50 Hz时，它每隔 s打一次点.
使用电磁打点计时器时，纸带应穿过 ，复写纸片应套在 上，并要放在纸带的
面；打点时应 接通电源， 释放纸带.
2、电火花打点计时器与电磁打点计时器有何相同？有何不同?
答：相同点：
物理学案：1.4_实验：用打点计时器测速度
1.4 实验：用打点计时器测速度 学案
1．电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6_V以下，当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02_s打一个点，通电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，接通电源后，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．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位移．
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小，实验误差也就比较小．
3．用打点计时器测量瞬时速度时是利用了平均速度的公式v＝ΔxΔt，当Δt或Δx较小时，用这个平均速度代表纸带经过某点的瞬时速度．
4．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.
一、练习使用打点计时器
[问题情境]
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．
(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上．
(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v＝ΔxΔt计算出纸带在这段时间内的平均速度．
2．误差分析：
(1)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．
(2)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集．
(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．
1.4用打点计时器测速度实验报告
1 高 一 物 理 实 验 报 告
1.4实验：用打点计时器测速度
一.打点计时器的原理
如右图示,当线圈通以50赫6-8伏交流电时(我国交流电的频率为50赫)，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，振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时。便打上一系列点。这就是打点计时器的原理。
f=50hz T=1s/50=0.02s
二.实验步骤
1、把打点计时器接到低压交流电源上，电压旋钮打到6-8伏位置。
2、安装好纸带。
3、启动电源，用手水平地拉动纸带，在纸带上打出一系列小点，然后迅速关闭电源。
4、取下纸带，进行测量。
①测平均速度：
Δx= Δt= xvt
②测瞬时速度
如图示意，4、6两点的时间极短，故可以将4、6两点间的位移Δx除以对应时间Δt 近似认为是5点的瞬时速度V5。
如此下去，测出各点的瞬时速度。请根据你实际打出的纸带进行测量，并将数据记在表格中，完成计算。
计数点 1 2 3 4 5 6
与计数点对应的时刻 t /s
与计数点相邻的两点间距离Δx/m
与计数点相邻的两点间平均速度
计数点的瞬时速度V
③作v-t图象？ Δx
0 2 3 1 7 贴 纸 带 位 置
t/s V /（m.s-1）
0
1.4 实验 用打点计时器测速度
第四节 实验:用打点计时器测速度
一、实验目的
1、 了解打点计时器的基本构成，知道其计时原理并学会应用
2、 根据纸带上的点分析速度的变化情况，学会测定平均速度
3、 学会用图像表示速度的变化规律的方法
二、实验原理
两种打点计时器当接通50Hz的交流电时，都是每隔0.02s打一次点。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了物体在不同时刻的位置，纸带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txv，当t很短时，就可以认为tx等于t时刻的瞬时速度。
三、实验器材
打点计时器、低压电源、纸带、刻度尺、导线等（详见导学案第四节第1页）
四、实验步骤
实验准备
1、 把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，压在复写纸的下面。
2、 把打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接。
实验进行
3、 打开电源开关，用手水平地拉动纸带使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列的点。
4、 多打几条纸带，并且注意打点之后立即关闭电源。
数据处理
5、 在几条纸带中挑选一条理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，找一个点做为开始点，然后每五个点（或每隔四个点）取一个计数点（每两相邻的计数点之间的时间间隔就是0.1秒）
6、 利用公式txv，计算出纸带在这段时间内的平均速度，如果时间极短的话，就是中间时刻的瞬时速度。
五、数据处理
① 表格法
② 图像法（tv图像）
1、 图像的获得：
以速度为纵轴，以时间为横轴，在方格纸上建立直角坐标系，根据测得速度
在坐标系中描点，并用平滑的曲线连接，就得到了tv图像。
2、 反映的物理量：
① 任一时刻速度的大小
② 任一时刻速度的方向，也就是速度的表示了运动的方向
③ 速度随时间的变化情况 ④ 特别说明：匀速直线运动的图像是一条平行于t轴的直线
3、tv图像
六、注意事项
1.4用打点计时器测速度实验报告 2
纳雍县第四中学物理实验报告
姓名 班级 学号 指导教师 刘立军 得分
实验名称：
一.实验目的
1.
；
2.
；
3.
。
二.实验原理
1.认识仪器
A.电磁打点计时器
（1）构造：① ，② ，③ ，④ ,⑤ ，⑥ ，⑦ ，⑧ ，⑨
。
（2）工作条件：工作电压为 V的
电源,电源频率为50Hz时，每隔 s打一个点。
（3）工作原理：接通交流电源后，线圈中产生周期性变化的磁场,振片被磁化,其极性随线圈中电流方向变化导致的磁场的变化而变化，于是振片和永久磁体之间就产生了周期性的引力和斥力，振片就上下振动，带动振针上下振动，通过复写纸在纸带上打下点迹。
（4）使用方法：通电之前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带上面，再把纸带与物体连接，接通电源，让物体带动纸带一起运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点，纸带上各点之间的距离表示相应时间间隔中物体的位移，由点的情况就可以分析物体的运动情况。
B.电火花打点计时器
（1）构造：如图所示。
（2）工作条件：用 流电源，工作电压 V，当电源频率为 Hz时，隔0.02s打一个点。 （3）工作原理:电火花计时器中有一个将正弦式交变电流转化为脉冲式交变电流的装置。当计时器接通220V、50Hz的交流电源，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。
（4）使用方法:与电磁打点计时器基本相同，使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，纸带在墨粉纸盘下面穿过限位孔，当接通电源、按下脉冲输出开关时纸带朝向墨粉纸盘的一面就打上了一行小点。
实验用打点计时器测速度(教案)
§1.4 实验：用打点计时器测速度
一、三维目标
知识与技能
1. 理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(时间和位移)
2. 会安装并使用打点计时器,理解利用纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度
3. 明确速度---时间图象的物理意义,描点法画图象的方法,并画出该实验的速度---时间图象
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水平
2. 通过实验得出物体的运动信息,用数学的方法表述出来.培养学生获取信息处理信息的水平,体会处理问题的方法,领悟如何间接测量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水平,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,即要动手,又要动脑
5. 经历科学探究过程理解科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物体的运动
情感态度价值观
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实际生活的意识
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秘
3. 体验用图象方法描绘物理现象的乐趣,培养学生用数学方法处理物理问题的意识
4. 培养学生的交流与合作精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,并养成尊重他人的习惯
二、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
三、教学难点
处理纸带的方法,用描点法画图象的水平
教具准备
课件 投影仪 幻灯片
课时安排
2课时
第1课时
四、教学设计
[新课导入]（5分钟）
测定物体的运动速度并不是一件容易的事,特别是物体的速度在持续变化时.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.当物体沿直线运动时,其位移在持续变化,要研究物体的运动,我们首先要准确记录物体的运动信息.怎样记录呢?
1.4实验：用打点计时器测速度
主编：000 审核： 集备时间： 学科组长： 编号：WL1-006
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装
订
线
批阅记录
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1．4实验：用打点计时器测速度
姓名 班级 组别 使用时间
【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．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．明确速度一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一时间图象，
【学习重点】
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．
【学习难点】 处理纸带的方法，用描点法画图象的能力．
【使用说明】 先通读课本，按要求预习导学案中自主学习部分，按指导要求完成合作探究。
【自主学习】
一、电磁打点计时器
观察打点计时器并阅读教材，了解电磁打点计时器的结构、工作原理及使用方法．
电磁打点计时器的电源应是________电源，通常的工作电压为________伏，当电源的频率为50Hz时，每隔________秒打一次点，
二、电火花计时器
观察打点计时器并阅读说明书了解电火花打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法．
电火花计时器通常的工作电压为________伏，当电源的频率为50Hz时，振针每隔 s打一次点
三．练习使用打点计时器
自主阅读教材,简要的写一下实验步骤．动手练习使用打点计时器
【合作探究】
问题1：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?
问题2：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?
问题3：如图所示，根据打点计时器打出的纸带，判断哪条纸带表示物体做匀速运动 （ ）
1.4用打点计时器测速度
第4节 实验:用打点计时器测速度
打点计时器的原理及使用
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 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 ,并压在 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n个清晰的点,则对应这段纸带记录的时间Δt= .
E.启动电源,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=计算纸带运动的平均速度.
实验步骤的合理顺序是 .
解析:电磁打点计时器是一种测量时间的仪器,需要使用6 V以下低压交流电源,它每隔一个周期打一个点,因此纸带上两个点之间的时间间隔为一个周期,使用电磁打点计时器时,纸带应穿过两个限位孔,复写纸套在定位轴上,纸带压在复写纸下面,打点时应先接通电源,再让纸带运动.
答案:交流 限位孔 复写纸 0.02(n-1)s BAEDCF
(2012汕头高一检测)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50
Hz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数值 .
解析:T== s=0.02 s
若f<50 Hz,则T>0.02 s
因为v=,所以测出的速度值偏大.
答案:0.02 偏大
纸带的应用
根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式就能直接得到的物理量是( AB )
A.时间间隔 B.位移
C.平均速度 D.速率
解析:时间可由打点个数确定,故A项正确;用刻度尺可直接测量出两点间的距离即位移的大小,所以B项正确;平均速度和速率必须根据公式由上述两项求得,故C、D项错误.