21-22版：1.3 第2课时 练习使用打点计时器（创新设计）

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2.(2020·日喀则市二中期中)如图是研究直线运动实验中打点计时器打出的纸带， 每5个点选一个计数点，各计数点对应在刻度尺上的示数已在图中标出，单位 是cm。
(1)打点计时器是一种使用交流电源记录运动物体在一定时间间隔内位
移 的 仪 器 ， 目 前 实 验 室 用 的 打 点 计 时 器 有 ________ 打 点 计 时 器 和
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解析 甲有复写纸，故为电磁打点计时器，采用的是 8 V 的低压交流电源；乙有 墨粉纸盘，故为电火花计时器，采用的是 220 V 的交流电源；两种打点计时器所 用电源频率均为 50 Hz，则打点周期均为 T＝510 s＝0.02 s。 答案 (1)电磁打点 8 V交流电源 (2)电火花 220 V交流电源 (3)0.02
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(3)用打点计时器测定小车的速度，当使用的电源频率高于50 Hz时，如果仍
按50 Hz来计算，则测得的速度将比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“无
影响”)。
解析 (1)由于每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未标出，所以每两个
相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s。
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(2)物体接于纸带左端A点附近，则物体速度方向________(选填“由A指到B”或
“由B指到A”)，物体做________(选填“加速”或“减速”)运动；
(3)请计算AE段的平均速度为________m/s。BD段的平均速度为________m/s。 答案 (1)电磁 电火花 50 Hz 8 220 频率 0.1 (2)由B指到A 加速 (3)0.225 0.2 解析 (1)打点计时器是一种使用交流电源的记录运动物体在一定时间间隔内 位移的仪器，目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计 时器两种，它们所接电源均为频率为50 Hz的交流电源，但前者所接的电源电 压为8 V，后者所接的电源电压为220 V。 打点计时器打点的周期决定于电源的频率，图中每5个点选一个计数点，则计 数点间隔时间为T＝0.1 s。
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(2)物体接于纸带左端A点附近，则物体速度方向由B指到A，由于相邻点 间距逐渐增加，则物体做加速运动。 (3)AE段的平均速度 －vAE＝x4ATE＝（11.0－20..04）s ×10－2 m＝0.225 m/s BD段的平均速度为 －vBD＝x2BTD＝（7.4－30.4.2）s×10－2 m＝0.2 m/s。
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【例4】 用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨 上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度 为4 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.04 s。 (1)则滑块经过光电门位置时的速度大小为________。 (2)为使ΔΔxt 更接近瞬时速度，正确的措施是________。 A.换用宽度更窄的遮光条 B.换用宽度更宽的遮光条 C.提高测量遮光条宽度的精确度 D.使滑块的释放点更靠近光电门
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解析 1点是0、2两点间的中间时刻，求出0、2两点间的平均速度即可近似 认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出，0和6两个 点的瞬时速度不便求出，然后画出速度—时间图像。注意相邻计数点间的时 间间隔t＝0.1 s。 v1＝3.90×.11×02－2sm＝0.20 m/s v2＝（9.0－01..10×）2 ×s 10－2 m＝0.40 m/s v3＝（16.1－03.1.9×）2 s×10－2 m＝0.61 m/s
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3.如图是用打点计时器测小车瞬时速度时得到的一条纸带的一部分，从0点开始 按照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6、…，现在量得0、1间的距离 x1＝5.18 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)。
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一、打点计时器的原理及使用
【例1】 打点计时器是高中物理重要的实验仪器，关于图中甲、乙两种打点 计时器，请回答下面的问题。
(1)甲图是________计时器，电源采用的是____________。 (2)乙图是________计时器，电源采用的是____________。 (3) 甲 、 乙 两 种 打 点 计 时 器 所 用 电 源 频 率 为 50 Hz ， 则 打 点 周 期 分 别 为 ________s和________s。
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一、实验目的
1.了解打点计时器的使用方法。 2.利用纸带求平均速度和瞬时速度。 3.描绘v－t图像。
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二、实验步骤
1.了解打点计时器的构造，然后把它固定好。 2.安装纸带。 3.先启动电源，再用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。 4.取下纸带，从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点。例如数
________打点计时器两种，它们所接电源均为频率为________的交流电
源 ，但 前者 所接 的电源电压为 ________V ，后 者所 接的 电源 电压 为
________V。打点计时器打点的周期决定于电源的________，图中计数
点间隔时间为T＝________s；
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图所示)
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3.描绘物体的v－t图像 (1)根据 v＝ΔΔxt计算出的在 Δx 这一段位移内某一点的瞬时速度，将数据填入表中。
位置
0123456…
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m ·s－1)
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(2)建立平面直角坐标系，如图所示，根据测量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，即得到物体运动的v－t图像。
答案 (1)0.1 m/s (2)A
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1.(2020·湖南师大附中高一月考)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的
实验中，用电磁打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况。
(1)该同学应该使用的电源为________；
A.8 V左右交流电 B.8 V左右直流电
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v4＝（22.8－09.1.0×）2 s×10－2 m＝0.69 m/s v5＝（30.1－01.61.×12）s×10－2 m＝0.70 m/s 以0点为坐标原点建立直角坐标系，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，根
据上面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度—时间图像如
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【例3】 如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、 6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出，各计数点 到0点的距离如图所示。此打点计时器的频率为50 Hz。求出1、2、3、4、5 等计数点的速度并画出速度—时间图像(保留2位有效数字)。
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解析 (1)v＝Δdt＝44××1100－－32ms ＝0.1 m/s。 (2)瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置时)的速度，当 Δt→0 时， ΔΔxt 可看成物体的瞬时速度，Δx 越小，Δt 也就越小，选项 A 正确，B 错误；提高 测量遮光条宽度的精确度，不能减小 Δt，选项 C 错误；使滑块的释放点更靠近 光电门，滑块通过光电门时的速度可能更小，时间更长，选项 D 错误。
Δx (4)利用公式v＝_Δ__t _计算纸带上各相邻计数点间的平均速度。
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2.瞬时速度的测量 当 Δt 较小时，用 v＝ΔΔxt来表示纸带上这一段中打某点时物体的瞬时速度。例如，
Δx
打 E 点时物体的瞬时速度可用 D、F 两点间的平均速度代表，即 vE＝_Δ__t _。(如
C.220 V的交流电
D.220 V的直流电
(2) 为 了 使 打 出 来 的 点 迹 清 晰 一 些 ， 纸 带 穿 过 限 位 孔 时 ， 应 置 于 复 写 纸 的
________(填“上方”或“下方”)；
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(3)关于接通电源和释放纸带的次序，下列说法正确的是________。 A.先接通电源，后释放纸带 B.先释放纸带，后接通电源 C.释放纸带的同时接通电源 D.先接通电源或先释放纸带都可以 答案 (1)A (2)下方 (3)A 解析 (1)该同学用电磁打点计时器，应该使用的电源为8 V左右交流电， 故选A。 (2)为了使打出来的点迹清晰一些，纸带穿过限位孔时，应置于复写纸的 下方。 (3)实验时要先接通电源后释放纸带，这样可充分利用纸带，故选A。
(2)D
点的瞬时速度为
vD＝x2CTE＝0.201
6
m－0.072 0.2 s
0
m＝0.65
m/s。
(3)根据 v＝ΔΔxt 得，使用的电源频率高于 50 Hz 时，如果仍按 50 Hz 来计算，则测
量的时间 Δt 偏大，得出的速度偏小。
答案 (1)0.1 (2)0.65 (3)偏小
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二、利用纸带求瞬时速度与描绘v－t图像
【例2】 实验小组在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动 情况，在纸带上依次确定出A、B、C、D、E五个计数点，每两个相邻的计 数点之间还有4个计时点未标出，各点到A点距离分别为2.88 cm，7.20 cm， 12.96 cm，20.16 cm。 (1)每两个相邻计数点间的时间间隔为________s； (2) 试 根 据 纸 带 上 数 据 ， 计 算 出 打 下 D 点 时 小 车 的 瞬 时 速 度 是 ________m/s(保留2位有效数字)；
出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。 5.用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
测量之前，自己先设计一个表格，用来记录时间及位移。
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三、数据处理
1.平均速度的测量
(1)取纸带上能够看清的某一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别 用1，2 ，3 ，…标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔 Δt＝ ___0_._1_0____ s。 (2)用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离。 (3)计算两相邻计数点间的位移Δx。
ININNNOOVVAATTIVIVEE DDEESSIGIGNN
第一章 运动的描述
第2课时 练习使用打点计时器
[学习目标要求] 1.掌握打点计时器的工作原理和使用方法。2.会利用 打出的纸带求解平均速度和瞬时速度。3.会根据求出的瞬时速度描点作 图，画出v－t图像。
CONTEN TS
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即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离。 5.为减小实验误差，1、2、3、4、…不一定是连续的计时点，可以每5个点(中
间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点间的时间间隔T＝___0_._1___ s。 6.计算某计数点的瞬时速度时，一般 Δx、Δt 应为该计数点前、后两个计数点之间
的位移和时间，则 vn＝Δxn＋2TΔxn＋1。
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四、注意事项
1.打点前，应使物体停在__靠__近__ (填“靠近”或“远离”)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.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。 4.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，
图所示。
题
答案 0.20 m/s 0.40 m/s 0.61 m/s 0.69 m/s 0.70 m/s 图见解析
干
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三、利用光电门测速度
如图所示，当滑块在导轨上运动时，光电门利用光敏电阻的特性记录遮光板通过 光电门的时间，而遮光板的宽度 Δx 已知，并且非常小，由于滑块通过光电门的 时间 Δt 非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以遮 光板通过光电门时的瞬时速度等于遮光板通过光电门时的平均速度，即 v＝ΔΔxt。