实验：用打点计时器测速度

新课标要求1.掌握打点计时器的原理及其使用方法。2.掌握对纸带上记录的原始数据进行处理的能力。3.能利用打出的纸带测定某段时间内的平均速度。4.掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法。并利用测出的速度,画出v-t图象,通过图象来分析物体的运动情况.5.掌握建立图像的一般规律,了解用图像研究物理问题的方法。6.培养学生养成良好的实验习惯和实验态度;培养学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度.镇原第二中学樊海峰四、实验：用打点计时器测速度第一章运动的描述一.了解打点计时器.打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上所打点的间隔，就可以了解物体运动的情况。1.电磁打点计时器图示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号及名称．振片振针接线柱线圈永久磁铁限位孔纸带定位轴复写纸当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振动起来．当交变电流的频率是50Hz时，电磁打点计时器的振针每0.02s打下一个点.NSNSSNSNSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSNS～电磁打点计时器的原理2.电火花计时器图示是电火花计时器的构造图．图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称见图．电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显示出点迹的计时仪器.当电源的频率是50Hz时,它的脉冲放电周期也是0.02s，即每隔0.02s打下一个点．请你思考：1．为什么打点计时器不能使用直流电源？2．假设交流电源的频率不是50Hz，而是60Hz，打点计时器还是每隔0.02s打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下一个点？二.打点计时器的使用1．电磁打点计时器的使用(1)用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面．通电，振片带动振针打点．若纸带运动，其上就会留下一行小点．(2)如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算．穿孔压复通电打点2．电火花计时器的使用(1)使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，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．(2)这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小．套轴穿孔通电按脉打点三.练习使用打点计时器1.了解打点计时器的结构和使用要求、注意事项，把打点计时器固定好。2.按照说明连接使用仪器并把纸带装好。3.启动电源，用手水平地拉纸带，纸带上就打出一行小点。随后立即关闭电源。4.取下纸带，观察点子的分布情况，选择适当的计数点，注意计数点间的时间间隔。5.用刻度尺分别测量出第一个点到第n个点的距离.把测量数据填入自己设计的表格中.2.505.498.9913.01单位cmOABCD表1纸带在几段时间中的位移和平均速度OAABBCCDDEEFΔx/cmv/m.s-12.500.422.993.504.020.500.580.67四.用打点计时器测量瞬时速度1．根据平均速度的定义式v＝ΔxΔt，当Δt很短时，可以认为ΔxΔt表示t时刻的瞬时速度．2．图4－3所示为用打点计时器打出的一条纸带，相邻两点间的时间间隔为T，则A、B、C三点对应的速度为：vA＝x1＋x22T，vB＝x3＋x42T，vC＝x4＋x52T.cmx/st/)./(1smV表2.纸带在几段时间中的平均速度012345677.409.4511.4013.4715.6517.6519.6020.030.20.20.20.20.20.20.20.20.3700.4730.5700.6740.7830.8830.9801.00V0.3700.4730.5700.6740.7830.8830.9801.0001234567t/×0.2sv/(m·s-1)1.00.80.60.40.2五.用图象表示速度在表格中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想形象的了解纸带的速度变化规律我们还要借助于v-t图象。t/sv/(m·s-1)0t/sv/(m·s-1)0用平滑曲线拟合坐标系中的点v-t图象：1.能读出速度v、时刻t的对应关系2.观察出速度v随时间t的变化关系3.能判断物体的运动规律4.图象与横轴的面积表示位移.tOVtOVtOVtOV匀速直线运动匀加速直线运动匀减速直线运动一、纸带的处理方法例1打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为________m/s，在A、D间的平均速度为________m/s，B点的瞬时速度更接近于________m/s.(保留两位有效数字)0.350.350.421.402.50二、实验误差分析例2某同学在用打点计时器做实验时，得到的纸带如图所示，这可能是因为()A．打点计时器错接在直流电源上B．电源的电压不稳C．电源的频率不稳D．振针压得过紧解析正常情况下，振针应该恰好敲打在限位板上，这样在纸带上才能留下点．当振针与复写纸的距离过大时，振针可能打不到复写纸，这时会出现有时有点，有时无点．当振针与复写纸的距离过小时，振针就会有较长的时间与复写纸接触，这样就会在复写纸上留下一段一段的小线段．答案D三、v－t图象的应用例3如图是甲、乙两物体运动的速度图象，下列说法正确的是()A．物体甲处于静止状态B．物体乙刚开始时以5m/s的速度与甲物体同向运动C．物体乙在最初3s内的位移是10mD．物体乙在最初3s内的路程是10mBD