第4节 实验：用打点计时器测速度
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第一章
运动的描述
用打点计时器测速度
一、两种打点计时器
电磁打点计时器
电火花打点计时器
电磁打点计时器
（1）原理：振片随交变电流的变化做周期振动 （2）构造：
（3）工作电压：交流6V以下，频率50 Hz
电磁打点计时器
电火花计时器
（1）构造：
尖端放电 （2）原理： 脉冲电流放电针、墨粉纸盘放电 （3）工作电压：220V交流电，频率50 Hz
对纸带的影响和振针压得太紧相似，是间断的直线。
打点计时器打点不正常及解决的措施
问题 打点不清晰 不打点 打短线
打双点
原因 ①振针过高 ②电压过低 ①振针过低 ②电压过高 振针松动
解决措施 ①适当调低振针 ②适当调高电压 ①适当调高振针 ②适当调低电压 固定振针
4、用v－t图象分析实验数据
（1）v－t图象 在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间 ，图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度－时间图象 (v－t图象)，简称速度图象．
注意事项
1．如果在纸带上数出了 n 个点，那么，它们的间隔数是 (n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s. 2．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时 器打点稳定后，再拉动纸带． 3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集． 4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉 纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过 限位孔，压在复写纸下面．
1、操作步骤 （1）固定计时器 （2）穿纸带 （3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源
2、纸带的简单处理 ——测平均速度
（1）需测量的量： 位移、时间
x （2）关系式： v t
疏密与 速度的 关系
练习使用打点计时器
点的疏密与速度的关系
△x ＝？
疏密与集表示在相等时间间隔内纸带运动的位移 较小，根据
图4－3
实验步骤
实验步骤
数据处理
1．用打点计时器测量瞬时速度 (1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带． (2) 从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数 点， 每两个计数点间的时间间隔 T＝5×0.02 s＝0.1 s． 在纸带 上用 O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示．
数据处理
依次测出 OA、AB、BC、CD…之间的距离 x1、x2、x3、 x4… (3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为： x1＋x2 x2＋x3 x3＋x4 x4＋x5 vA＝ 、vB＝ 、vC＝ 、vD＝ … 2T 2T 2T 2T
误差分析
1． 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系 统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移 Δx 来求平均速度． 2．若采用分段测量计数点间的位移 x，会使测量误差增 大．减小此误差的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．
思考
用打点计时器测量物体速度的方法能用在 什么地方？ 只能测量单向直线运动的常规物理运动
思考：实验中，你会选电磁打点计时器还是电火花 打点计时器？从原理上考虑，哪一种对实验可能引 起较大的误差？为什么？
电磁打点计时器是通过电磁感应使振针做受迫振 动，在振动过程中振针通过复写纸在纸带上打点。 电火花打点计时器是通过高压放电后将碳末留在 纸带上得到点迹。 因为电磁打点计时器打点时振针与纸带存在摩擦 阻力，而电火花打点计时器摩擦阻力较小，所以 电磁打点计时器对实验可能引起较大的误差。
（2）v－t图象的意义
v－t图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物 体的运动轨迹．
两种打点计时器的比较
类型 所用电源 打点方式 时间间隔 电磁打点计时器 4～6 V低压交流 振针打点 每隔0.02 s打一次点 电火花打点计时器 220 V交流 电火花打点 每隔0.02 s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
3、打点计时器的作用 （1）测时间 0.02 (电源频率50Hz，每隔_ __ 秒打一个点) （2）测位移 （3）研究纸带 → 研究物体运动
电火花计时器
共 同 点 与 区 别
电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别
打点频率相同 1.打点方式不同： 电磁打点计时器：利用振动的振针打点
电火花计时器：利用火花放电打点
2.电源电压不同：
电磁打点计时器：10V以下交流电4—6V
电火花计时器：220V交流电 3.振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍 作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动
注意事项
5．为了减小实验误差，计数点要每隔 T＝0.1 s 选一个， 即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时， Δx、Δt 应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．即 v xn＋xn＋1 ＝ . 2T 6．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． 7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确 的做法是一次测量完毕 ( 可先统一测量出各个测量点到起始 点 O 之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位． 0 1 2 3
v x t
，可知点迹密集的地方表
示速度较小。
3、测瞬时速度
如何测出E点的瞬时速度？
D
F
D
F
D F
计算应遵循可行性和准确性原则
用打点计时器测量瞬时速度
Δx 1．根据平均速度的定义式 v＝ ，当 Δt 很短时，可 Δt Δx 以认为 表示 t 时刻的瞬时速度． Δt 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 x1＋x2 x3＋x4 x4＋x5 度为：vA＝ ，vB＝ ，vC＝ . 2T 2T 2T
思考
（1）错接在直流电源上，影响是？ 不会打点 （2）电源频率不稳，影响是？ 打点间隔无规律，不总是每隔0.02s打一个点，但纸带上看 不出，而实际上打点间隔已不是0.02s内物体运动的位移 （3）打点针压得太紧，影响是？ 针与纸带接触时间过长，使“点”变成为“线”
（4）电源电压不稳，影响是？
不影响打点的时间间隔，影响打点的清晰程度 （5）振针过长，影响是？
运动的描述
用打点计时器测速度
一、两种打点计时器
电磁打点计时器
电火花打点计时器
电磁打点计时器
（1）原理：振片随交变电流的变化做周期振动 （2）构造：
（3）工作电压：交流6V以下，频率50 Hz
电磁打点计时器
电火花计时器
（1）构造：
尖端放电 （2）原理： 脉冲电流放电针、墨粉纸盘放电 （3）工作电压：220V交流电，频率50 Hz
对纸带的影响和振针压得太紧相似，是间断的直线。
打点计时器打点不正常及解决的措施
问题 打点不清晰 不打点 打短线
打双点
原因 ①振针过高 ②电压过低 ①振针过低 ②电压过高 振针松动
解决措施 ①适当调低振针 ②适当调高电压 ①适当调高振针 ②适当调低电压 固定振针
4、用v－t图象分析实验数据
（1）v－t图象 在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间 ，图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度－时间图象 (v－t图象)，简称速度图象．
注意事项
1．如果在纸带上数出了 n 个点，那么，它们的间隔数是 (n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s. 2．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时 器打点稳定后，再拉动纸带． 3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集． 4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉 纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过 限位孔，压在复写纸下面．
1、操作步骤 （1）固定计时器 （2）穿纸带 （3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源
2、纸带的简单处理 ——测平均速度
（1）需测量的量： 位移、时间
x （2）关系式： v t
疏密与 速度的 关系
练习使用打点计时器
点的疏密与速度的关系
△x ＝？
疏密与集表示在相等时间间隔内纸带运动的位移 较小，根据
图4－3
实验步骤
实验步骤
数据处理
1．用打点计时器测量瞬时速度 (1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带． (2) 从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数 点， 每两个计数点间的时间间隔 T＝5×0.02 s＝0.1 s． 在纸带 上用 O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示．
数据处理
依次测出 OA、AB、BC、CD…之间的距离 x1、x2、x3、 x4… (3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为： x1＋x2 x2＋x3 x3＋x4 x4＋x5 vA＝ 、vB＝ 、vC＝ 、vD＝ … 2T 2T 2T 2T
误差分析
1． 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系 统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移 Δx 来求平均速度． 2．若采用分段测量计数点间的位移 x，会使测量误差增 大．减小此误差的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．
思考
用打点计时器测量物体速度的方法能用在 什么地方？ 只能测量单向直线运动的常规物理运动
思考：实验中，你会选电磁打点计时器还是电火花 打点计时器？从原理上考虑，哪一种对实验可能引 起较大的误差？为什么？
电磁打点计时器是通过电磁感应使振针做受迫振 动，在振动过程中振针通过复写纸在纸带上打点。 电火花打点计时器是通过高压放电后将碳末留在 纸带上得到点迹。 因为电磁打点计时器打点时振针与纸带存在摩擦 阻力，而电火花打点计时器摩擦阻力较小，所以 电磁打点计时器对实验可能引起较大的误差。
（2）v－t图象的意义
v－t图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物 体的运动轨迹．
两种打点计时器的比较
类型 所用电源 打点方式 时间间隔 电磁打点计时器 4～6 V低压交流 振针打点 每隔0.02 s打一次点 电火花打点计时器 220 V交流 电火花打点 每隔0.02 s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
3、打点计时器的作用 （1）测时间 0.02 (电源频率50Hz，每隔_ __ 秒打一个点) （2）测位移 （3）研究纸带 → 研究物体运动
电火花计时器
共 同 点 与 区 别
电火花计时器与电磁打点计时器的共同点与区别
打点频率相同 1.打点方式不同： 电磁打点计时器：利用振动的振针打点
电火花计时器：利用火花放电打点
2.电源电压不同：
电磁打点计时器：10V以下交流电4—6V
电火花计时器：220V交流电 3.振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍 作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动
注意事项
5．为了减小实验误差，计数点要每隔 T＝0.1 s 选一个， 即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时， Δx、Δt 应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．即 v xn＋xn＋1 ＝ . 2T 6．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． 7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确 的做法是一次测量完毕 ( 可先统一测量出各个测量点到起始 点 O 之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位． 0 1 2 3
v x t
，可知点迹密集的地方表
示速度较小。
3、测瞬时速度
如何测出E点的瞬时速度？
D
F
D
F
D F
计算应遵循可行性和准确性原则
用打点计时器测量瞬时速度
Δx 1．根据平均速度的定义式 v＝ ，当 Δt 很短时，可 Δt Δx 以认为 表示 t 时刻的瞬时速度． Δt 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 x1＋x2 x3＋x4 x4＋x5 度为：vA＝ ，vB＝ ，vC＝ . 2T 2T 2T
思考
（1）错接在直流电源上，影响是？ 不会打点 （2）电源频率不稳，影响是？ 打点间隔无规律，不总是每隔0.02s打一个点，但纸带上看 不出，而实际上打点间隔已不是0.02s内物体运动的位移 （3）打点针压得太紧，影响是？ 针与纸带接触时间过长，使“点”变成为“线”
（4）电源电压不稳，影响是？
不影响打点的时间间隔，影响打点的清晰程度 （5）振针过长，影响是？