高中物理-实验-用打点计时器测速度教学课件-新人教版必修1

第四节实验：用打点计时器测速度学习目标：1.学会使用打点计时器．2．学会利用打出的纸带求瞬时速度．3．能通过纸带上点的位置关系分析物体的运动情况．4．会用图象表示速度随时间变化的规律．重点难点：1.打点计时器的正确使用．2．掌握测速度的方法．课前自主学习检测【实验目的】1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法．2．会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据．4知识点1认识打点计时器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间隔内位移的仪器。它使用电源，由学生电源供电，工作电压在以下。当电源的频率为50Hz时，它每隔打一个点。交流6V0.02s时间5②电磁打点计时器的构造如图所示。电磁打点计时器6③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6V低压交流电源时，在线圈和的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的也跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在上打出一系列点。当交流电源频率为50Hz时，它每隔打一次点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔为。永久磁铁振针纸带0.02s0.02s72．电火花计时器①电火花计时器使用电源，工作电压是。②电火花计时器的构造如下图所示。交流220V8③工作原理：它是利用在纸带上打出孔而显示点迹的计时器。当接通交流电源，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，于是在运动纸带上就打出系列点迹。当电源频率为50Hz时，它也是每隔打一次点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔也是。火花放电220V火花放电0.02s0.02s【实验原理】1．打点计时器的原理及使用电火花计时器电磁打点计时器结构图示电火花计时器电磁打点计时器工作电压220V交流电6V交流电打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02s0.02s记录信息位移、时间一、两种计时器的比较类型比较电磁打点计时器电火花计时器所用电源6V以下低压交流220V交流打点方式振针打点电火花打点时间间隔每隔0.02s打一次点每隔0.02s打一次点实验误差振针和纸带接触会影响纸带运动，误差较大火花放电不会影响纸带运动，误差较小2.测量速度的原理(1)测量平均速度：测量打点计时器在打出某两个点的时间间隔中纸带运动的平均速度，可以用刻度尺量出这两点间的距离Δx(注意测量值应估读到0.1mm)，数出这两点间的点数n(包括两端点)，则打这两点的时间间隔Δt＝(n－1)T，即可由v＝ΔxΔt算出平均速度．(2)测量瞬时速度：测量瞬时速度的方法实际上是利用了一种极限逼近的方法．如图1－4－1所示，要测量C点的瞬时速度，可以选取较为靠近C点的两个点如B、D两点，根据B、D两点间的位移Δx和时间Δt，利用公式v＝ΔxΔt计算出纸带在这两点间的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过C点时的瞬时速度．【实验器材】打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．【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6V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)×0.02s.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＝ΔxΔt计算出纸带在这段时间内的平均速度．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1－4－2所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3….图1－4－2【数据处理】1．打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为：vA＝x1＋x22T、vB＝x2＋x32T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T….把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速直线运动.位置ABCDEF(xn＋xn＋1)/(m)v/(m·s－1)2．利用v－t图象分析物体的运动(1)v－t图象的作法用横轴表示时间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，它并不是物体运动的轨迹．【误差分析】1、利用平均速度代替计数点的瞬时速度带来的系统我误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小的位移来求平均速度。2、分段测量计数点间的位移带来的误差。应一次性测出各计数点到起始计数点的距离，再计算各计数点间的距离练习：优化设计