《14实验用打点计时器测速度》课件

实验：用打点计时器测速度学习目标：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—时间图象的物理意义，掌握描点法画图象的方法，并能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。第4节重点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。重点难点提出问题1.电磁打点计时器使用的是恒定电流还是交变电流？其工作电压为多少？结论:电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用6V以下的低压交流电源。一、电磁打点计时器2.我国交变电流的频率为50Hz，使用这种电源时，每隔多长时间打一个点，即相邻两个点之间的时间间隔是多少？结论: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，交变电流的频率为50Hz时，打点时间间隔为0.02s。提出问题一、电磁打点计时器3.说出电磁打点计时器的构造及工作原理。结论：电磁打点计时器的工作原理可以用图甲、乙来说明。当线圈中通入的交变电流为正半周时，设电流方向如图甲所示，则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极，永久磁铁使簧片受到一个向下的力；当交变电流转为负半周时，电流方向如图乙所示，簧片左端变为S极，永久磁铁使簧片受到一个向上的力。随着交变电流方向的周期性的变化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振动起来。位于簧片一端的振针随簧片的振动而在复写纸上打点。如果在复写纸下有运动的纸带，振针就在纸带上打出一系列的点。交变电流的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔也是0.02s。一、电磁打点计时器提出问题4.打点计时器的打点周期取决于什么因素？结论：打点计时器的打点周期由交变电流的周期决定。一、电磁打点计时器提出问题5.打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息？结论：从打点计时器打出的纸带上可以获得物体在多长的时间内发生多大的位移。一、电磁打点计时器提出问题结论：构造如图所示。使用时，墨粉纸套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。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。当交变电流的频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点。二、电火花计时器提出问题1.说一说电火花计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。结论：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更大些。电火花计时器使用中运动阻力极小，这种阻力来自于纸带运动本身，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，同时它的操作简单，使用安全可靠。二、电火花计时器提出问题2.从原理上考虑，电火花计时器与电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小？结论：将复写纸套在复写纸定位轴上，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。三、练习使用打点计时器提出问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置？结论：(1)可检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振片振动，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压到其原来位置。(2）可能是复写纸该换新的了。(3）可能是振片的振幅太小，可调整振片的位置。(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。(5）电压在4V和6V的情况下，打点的清晰度有点差别，如果电压高的时候稍清晰，可适当调高一些电压。三、练习使用打点计时器提出问题2.打点计时器的振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因？怎样调整？结论：这是因为振针与复写纸的间隙过小，每一个打点周期内就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上，这样就变成了一段一段的小线段。调整振针的位置，直到打出合适的点为止。三、练习使用打点计时器提出问题3.如果打出的点是一些小线段，是什么原因？怎样解决？结论：先通电让打点计时器工作后，再让纸带运动，能完整地记录物体的运动过程。如果让纸带运动后再通电，则开始的运动情况纸带不能记录，会丢失一些数据。所以应通电后才能让纸带运动。三、练习使用打点计时器提出问题4.为什么先通电，然后才让纸带运动，而不是先让纸带运动后通电？结论：因打点计时器是按间歇工作设计的，故长时间工作可能会因线圈发热而损坏。三、练习使用打点计时器提出问题5.开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？结论：安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉纸下穿过，打点时墨粉纸不随纸带转动，电火花只将墨粉纸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纸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，将墨粉纸夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉纸会随纸带转动，电火花将墨粉纸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。墨粉纸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，打完纸带后都应立即切断电源。三、练习使用打点计时器提出问题6.电火花计时器的纸带应如何安装？结论：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。三、练习使用打点计时器提出问题7.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？三、练习使用打点计时器提出问题8.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？结论：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0.02s，用这个总距离去除以所需要的时间。三、练习使用打点计时器提出问题9.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？典型例题例1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AB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地表示这段时间内某点的瞬时速度。所取的时间间隔越接近该点，这种描述方法越准确。四、用打点计时器测量瞬时速度典型例题五、用图象表示速度提出问题1.图象是表示变化规律的好方法，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？五、用图象表示速度提出问题2：如何在坐标纸上描点连线?结论：我们根据实测数据所描的点的走向大致看出纸带速度的变化规律。为了更清晰，我们可以把这些点用折线连起来。注意：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。五、用图象表示速度提出问题3.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。图象上每一点的意义是什么？结论：表示该时刻物体的瞬时速度。典型例题例3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共七个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。（1）试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表（要求保留三位有效数字）。典型例题（2）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并在图1-4-6中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。0.4000.4790.5600.6400.721(2)将计算出的各点速度描在坐标纸上，并将各点用平滑的线连接起来，如图所示巩固练习1.打点计时器振针打点的周期,决定于()A.交流电压的高低B.交变电流的频率C.永久磁铁的磁性强弱D.振针与复写纸的距离B巩固练习2.图为同一打点计时器打出的4条纸带,其中平均速度最大的是哪一条(打点时间间隔均相同)()A巩固练习3.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.使用打点计时器在拉动纸带时,拉动的方向应与限位孔平行D.打点计时器只能连续工作很短时间,打点之后要立即关闭电源BCD巩固练习4.如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。巩固练习答案：（1）1.755m/s2.955m/s4.035m/s（2）如图所示布置作业完成教材第24页“问题与练习”第1、2题