实验用打点计时器测速度课件
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实验:用打点计时器测速度
一、两种打点计时器
比较项
电火花计时器
电磁打点计时器
220 V 交变电流
周期性产生电火花
0.02 s
位移、时间
4~6 V 交变电流
振针周期性上下振动
0.02 s
结构图示
工作电压
打点方式
打点周期
记录信息
二、用打点计时器测量瞬时速度
1.下图是打点计时器打出的一条纸带,若Δx=5 cm,在D、G这两个
答案 见解析
实验误差分析和注意事项
情景导引
下图是某同学用打点计时器打出的一条纸带,他用刻度尺测量了
一些相邻点间的距离如图所示,你认为他这样测量有什么缺点?怎
样做更有利于减小实验误差?
要点提示 每次测量一小段距离都会产生较大的误差。为了减
小这样测量带来的误差,方法是一次测量完成,即一次测出各计数
点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离。
cm,1、2间的距离x2=4.40 cm,2、3间的距离x3=3.62 cm,3、4间的距
离x4=2.78 cm,4、5间的距离x5=2.00 cm,5、6间的距离x6=1.22
cm(每0.02 s打一次点)。
(1)根据测量数据,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度
并填在下表中。
位置
1
2
2
2
2
2
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
时间 t/s
(xn+xn+1)/m
v/(m·s-1)
A
B
C
D
E
F
2.v-t图象法
典例剖析
【例1】如图所示是做用打点计时器测速度实验时得到的一条
纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后每两个点取一个计数点
依次标为0、1、2、3、4、5、6……,现测得0、1间的距离x1=5.18
续工作,故D正确。
答案 BCD
流电源,频率也为50 Hz)。
2.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4~6 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。随后立即关闭电源。
数据处理
情景导引
某同学用打点计时器打出的一条纸带如图所示,他测量了一些相
邻点间的距离如图所示,请你分析纸带运动的速度变化。
要点提示 由图中数据可以看出,相同时间内数点的速
度,作出v-t图象,由图象分析运动情况。
知识归纳
处理纸带数据的方法
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.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源
解析 电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A
错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确;为减小摩擦,拉动
纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连
1.表格法
以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”,如图所示,依次测出O到A、A到B、B
到C、…之间的距离x1、x2、x3、…。
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= 1 2、vB= 2 3、vC= 3 4、vD= 4 5、…。
3
4
5
v/(m·s-1)
(2)根据(1)中表格,在图中画出小车的速度—时间图象,并说明小车
速度变化的特点。
解析 (1)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速
度表示
打1
打2
打3
打4
打5
1 +2
点时:v1= 4 ≈1.20 m/s,
+
点时:v2= 24 3≈1.00 m/s,
+
(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第n个点间的距离Δx。
Δ
(6)利用公式v= Δ 计算出纸带在这段时间内的平均速度。
(7)用刻度尺测量包含某点在内的两点间的距离,计算出平均速度,
知识归纳
1.实验误差分析
误差类别
原理
误差
误 差 原 因
用平均速度替代某
点的瞬时速度
测量
方法
分段测量计数点间
的位移
读数
误差
作图误差
读刻度尺的示数
时,估读误差
作图不规范
减 小 方 法
取以某点为中心的较小位移
来求平均速度
一次测量各个计数点到起始
点的距离,再计算出相邻点
间的距离
毫米刻度尺应估读到毫米的
下一位,读数尽量精确
点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是0.5 m/s。
2.上图中,可以用DG间或DF间的平均速度来代表E点的瞬时速度,
DF间的平均速度更接近E点的瞬时速度。
三、练习使用打点计时器
1.实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复
写纸片、低压交流电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交
用来替代该点的瞬时速度。
四、用图象表示速度
1.许多变化过程可以用图象表示出来,这样做的目的是更直观地
反映变化的规律。
2.速度—时间图象:物体的速度随时间变化的过程可以用速度—
时间图象描述,以速度v为纵轴,时间t为横轴建立坐标系,在坐标系
中,根据时刻与瞬时速度对应的坐标值描点。用一条平滑曲线来
“拟合”描出的点,得到v-t图象。
点时:v3= 3 4=0.80 m/s,
4
+
点时:v4= 44 5≈0.60 m/s,
+
点时:v5= 54 6≈0.40 m/s。
将数值填入表格中。
2
1
位置
1.00
1.20
v/(m·s-1)
3
0.80
4
0.60
5
0.40
(2)描点并连线得小车的速度—时间图象。
由图象可知,小车速度均匀减小。
用刻度尺、三角板等作图
2.注意事项
(1)打点前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。
(2)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)打点之后应立即关闭电源。
典例剖析
【例2】 (多选)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
一、两种打点计时器
比较项
电火花计时器
电磁打点计时器
220 V 交变电流
周期性产生电火花
0.02 s
位移、时间
4~6 V 交变电流
振针周期性上下振动
0.02 s
结构图示
工作电压
打点方式
打点周期
记录信息
二、用打点计时器测量瞬时速度
1.下图是打点计时器打出的一条纸带,若Δx=5 cm,在D、G这两个
答案 见解析
实验误差分析和注意事项
情景导引
下图是某同学用打点计时器打出的一条纸带,他用刻度尺测量了
一些相邻点间的距离如图所示,你认为他这样测量有什么缺点?怎
样做更有利于减小实验误差?
要点提示 每次测量一小段距离都会产生较大的误差。为了减
小这样测量带来的误差,方法是一次测量完成,即一次测出各计数
点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离。
cm,1、2间的距离x2=4.40 cm,2、3间的距离x3=3.62 cm,3、4间的距
离x4=2.78 cm,4、5间的距离x5=2.00 cm,5、6间的距离x6=1.22
cm(每0.02 s打一次点)。
(1)根据测量数据,计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度
并填在下表中。
位置
1
2
2
2
2
2
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
时间 t/s
(xn+xn+1)/m
v/(m·s-1)
A
B
C
D
E
F
2.v-t图象法
典例剖析
【例1】如图所示是做用打点计时器测速度实验时得到的一条
纸带的一部分,从0点开始依照打点的先后每两个点取一个计数点
依次标为0、1、2、3、4、5、6……,现测得0、1间的距离x1=5.18
续工作,故D正确。
答案 BCD
流电源,频率也为50 Hz)。
2.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4~6 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。随后立即关闭电源。
数据处理
情景导引
某同学用打点计时器打出的一条纸带如图所示,他测量了一些相
邻点间的距离如图所示,请你分析纸带运动的速度变化。
要点提示 由图中数据可以看出,相同时间内数点的速
度,作出v-t图象,由图象分析运动情况。
知识归纳
处理纸带数据的方法
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.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源
解析 电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A
错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确;为减小摩擦,拉动
纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连
1.表格法
以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”,如图所示,依次测出O到A、A到B、B
到C、…之间的距离x1、x2、x3、…。
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= 1 2、vB= 2 3、vC= 3 4、vD= 4 5、…。
3
4
5
v/(m·s-1)
(2)根据(1)中表格,在图中画出小车的速度—时间图象,并说明小车
速度变化的特点。
解析 (1)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均速
度表示
打1
打2
打3
打4
打5
1 +2
点时:v1= 4 ≈1.20 m/s,
+
点时:v2= 24 3≈1.00 m/s,
+
(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第n个点间的距离Δx。
Δ
(6)利用公式v= Δ 计算出纸带在这段时间内的平均速度。
(7)用刻度尺测量包含某点在内的两点间的距离,计算出平均速度,
知识归纳
1.实验误差分析
误差类别
原理
误差
误 差 原 因
用平均速度替代某
点的瞬时速度
测量
方法
分段测量计数点间
的位移
读数
误差
作图误差
读刻度尺的示数
时,估读误差
作图不规范
减 小 方 法
取以某点为中心的较小位移
来求平均速度
一次测量各个计数点到起始
点的距离,再计算出相邻点
间的距离
毫米刻度尺应估读到毫米的
下一位,读数尽量精确
点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是0.5 m/s。
2.上图中,可以用DG间或DF间的平均速度来代表E点的瞬时速度,
DF间的平均速度更接近E点的瞬时速度。
三、练习使用打点计时器
1.实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复
写纸片、低压交流电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交
用来替代该点的瞬时速度。
四、用图象表示速度
1.许多变化过程可以用图象表示出来,这样做的目的是更直观地
反映变化的规律。
2.速度—时间图象:物体的速度随时间变化的过程可以用速度—
时间图象描述,以速度v为纵轴,时间t为横轴建立坐标系,在坐标系
中,根据时刻与瞬时速度对应的坐标值描点。用一条平滑曲线来
“拟合”描出的点,得到v-t图象。
点时:v3= 3 4=0.80 m/s,
4
+
点时:v4= 44 5≈0.60 m/s,
+
点时:v5= 54 6≈0.40 m/s。
将数值填入表格中。
2
1
位置
1.00
1.20
v/(m·s-1)
3
0.80
4
0.60
5
0.40
(2)描点并连线得小车的速度—时间图象。
由图象可知,小车速度均匀减小。
用刻度尺、三角板等作图
2.注意事项
(1)打点前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。
(2)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)打点之后应立即关闭电源。
典例剖析
【例2】 (多选)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