用打点计时器测速度 课件

0.02 s，A、C 两点间的距离为 14 mm＝0.014 m，
A、D 两点间的距离为 26 mm＝0.026 m．由公式 v
＝
Δx Δt
得
vAC
＝
0.014 2×0.02
m/s ＝ 0.35
m/s ， vAD ＝
0.026 3×0.02
m/s≈0.43 m/s.
答案：0.35 0.43 0.35
2．电火花计时器
(1)用途和工作条件：
用途与电磁打点计时器相 同，它使用交流电源，工作电 压是220 V，当电源的频率为 50 Hz时，它每隔_0_.0_2_s_打一 个点．
(2)构造和工作原理
电火花计时器的构造如图 1－4－2所示．
图1-4-2
电火花计时装置中有一个将正弦式电流转化为 脉冲式交变电流的装置．当计时器接通220 V、50 Hz的交流电源时，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 ．
(3)使用方法：与电磁打点计时器基本相同，使 用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，纸带在墨粉纸盘下 面穿过限位孔，当接通电源，按下脉冲输出开关时 _____墨_粉__纸_ _盘_的__一__面_________就打上一行小点．
电磁打点计时器与电火花计时器的比较
比较项目 电磁打点计时器
电火花计时器
电源性质
6__V_以__下__、50 Hz的交流 电源
_2_2_0__V_、50 Hz的交流电 源
打点频率
打点间隔的时间0.02 s、 频率50 Hz
打点间隔的时间0.02 s、 频率50 Hz
打点方式
_振__针__通_过__复__写__纸__在_纸__带___ 上打点
_火_花__放__电__使墨粉在纸带 上成点
纸带与限位孔、限位盘 纸带与限位孔、限位盘
【例1】 关于打点计时器打出的纸带，下列
叙述中正确的是
()
A．点迹均匀，说明纸带做匀速运动
B．点迹变稀，说明纸带做加速运动
C．点迹变密，说明纸带做加速运动
D．相邻两点间的时间间隔相等
解析：打点计时器的振针打点的频率一定(50 Hz)，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀 速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变 稀；如果纸带减速运动，点迹变密．
答案：ABD
反思领悟：(1)选取一条点迹清晰的纸带为研 究对象．
(2)分析纸带上点与点之间间隔的变化情况． (3)若点与点之间的距离相等，就可判断物体 做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做 加速运动，反之做减速运动．
应用纸带计算平均速度和瞬时速度
【例2】 如图1－4－11为某次实验时打出的纸 带，打点计时器每隔0.02 s打一个点，图中O点为第 一个点，A、B、C、D为每隔两个间隔选定的计数 点．根据图中标出的数据，打A、D点时间内纸带 的平均速度有多大？打B点时纸带的瞬时速度有多 大？计算的依据是什么？你能算出打O、D点时间 内纸带的平均速度吗？为什么？
阻力来源 的摩擦，振针打点与纸 的摩擦，_摩__擦__阻_力__比__电__
带接触时的摩擦
_磁_打__点__计__时__器__小__
1．电磁打点计时器是一种使用________电 源的计时仪器，它的工作电压为________V，当 电源频率为50 Hz时，它每隔________s打一次 点．使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过 ________，复写纸套在________上，并要放在纸 带的________面；应把________电源用导线接在 接线柱上；打点时应先________，再让纸带运 动．
(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到低于6 V的低压交流电源上．
(3)接通电源开关，用手水平地拉动纸带， 使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列 点(如图1－4－5)．
(4)关闭电源，取下纸带，从能看得清的某个
点数起，数一数纸带上共有多少个点；打下这些点，
纸带的运动时间 t 是多少；打下这些点，纸带通过
如图1－4－7所示，v-t图
线是一条平行于t轴的直线，表
示速度的大小、方向都不随时
间发生变化，物体做匀速直线
图1-4-7
运动．2．若v-t图象位于t轴上方，表示物体向正方向运
动；若v-t图象位于t轴下方，表示物体向负方向运动．
3．v-t图线与t轴所围成的“面积”的值等于物体
的位移．若图线与坐标轴所围的面积在t轴上方，则
(4)选择计时点和计数点时，不一定从运动开 始打下的第一个点选起，应该 _和__不_均__匀__区__域__的_点________ _排__除__开_始__运__动__阶__段_密__集， 使测量方便些．
(5)取下纸带后，及时 用箭头标明运动方向 ___________________．
( 6 ) 测 量 各 段 距 离 时 ， 以 _长_ _尺_ _一_ _次_完_ _成_ _较_ _好_ _ _ ， 不要用短尺分段测量，以减小测量误差，使用尺 子应带有mm刻度，读数时读至mm的下一位(此 位是估计值)．
(2)所用纸带宽窄要适当，以稍 小于限位孔宽 _度_为__宜_______不_ 要__跟__限_位__，拉动纸带时要平稳， 尽 量 _ _ _ _ _ _ _孔_ _边_ _缘_ 接_ _触_ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 拉 动 速 度 不 可过慢，也不宜过快，以打下的点尽量清晰为 标准．
(3)每拉动一条纸带后，将定位轴上的 片_ 换_ _个_ _位_ _置_ _ _复_ _写_纸_ _ _ _ ， 以 保 证 下 次 打 点 清 晰 ．
点拨：运动员的百米赛跑中，速度变化较 大．大致可以分为三个阶段：启动阶段，速度从 零迅速增大；中间阶段，这一阶段速度几乎不变； 冲刺阶段，速度逐渐增加到最大．如图甲所示．
图甲
图乙
如果是没有受过训练的同学跑百米，他的 速度可能是先增加到最大，然后又逐渐减小， 如图乙所示．
利用纸带判断物体的运动情况
(3)科学方法：由 v ＝ΔΔxt 可知，用平均速度代表 瞬时速度的条件是 Δt→0，即 Δt 很小，这样做体现 了一种极限思想，这是一种科学的近似方法．
2．实验步骤 (1)如图1－4－4，把电磁打点计时器固定在桌 子上，纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上， 并且压在纸带上面．
图1-4-4
图1-4-5
图1-4-8
3.图1－4－9是甲、乙两物
体运动的速度图象，下列说法正
确的
()
A．物体甲处于静止状态
B．物体乙刚开始时以5 m/s的速度与甲物体同向运动
图1-4-9
C．物体乙在最初3 s内的位 移是1D0．m物体乙在最初3 s内的路程是10 m
解析：甲速度图象是平行于t轴的直线，因此甲 做匀速直线运动，A错误．乙物体在第1 s内向正方向 做速度为5 m/s的匀速直线运动，第2 s内静止，第3 s 内沿负方向做速率为5 m/s的匀速直线运动，故B正确； 乙在第1 s内的位移为x1＝v1t1＝5 m，在第2 s内的位 移为x2＝0，在第3 s内的位移为x3＝v3t3＝－5 m，所 以物体乙在最初3 s内的位移为x＝x1＋x2＋x3＝0，故 C错；物体乙在最初3 s内的路程为：x′＝|x1|＋|x2|＋ |x3|＝10 m，故D对．
点迹密集，表示相同时间内发生的位移小， 即运动的速度较小．
说一说：百米赛跑时运动员的速度从始至终 不变吗？如果有变化，你估计是怎样变化的？某 位运动员百米赛跑的成绩是10.57 s，按照你的估 计画出他在这段时间的v-t图象的草图．
如果是没有受过训练的同学跑百米，他的v-t 图象的形状可能有什么不同？
如何用电磁打点计时器测量瞬时速度
1．测量原理 (1)用打点计时器测量瞬时速度的方法：如图 143 所示，测量出包含 E 点在内的 DF 两点间的位移 Δx 和时间 Δt，算出纸带在这两点间的平均速度 v ＝ΔΔxt ， 用这个平均速度代表纸带经过 E 点时的瞬时速度．
图1-4-3 (2)ΔΔxt 可以大致表示 E 点的瞬时速度．D、F 两 点离 E 点越近，算出的平均速度就越接近 E 点的瞬 时速度．然而 D、F 两点距离过小则测量误差增大， 应根据实际情况选取这两个点．
本题易误选C.原因是将位移与路程混淆了，遗漏 了位移的方向．
答案：BD
教材资料分析
思考与讨论：怎样根据纸带上的点迹计算纸 带的平均速度？
如果纸带上的点迹分布不均匀，那么，点迹 密集的地方表示运动的速度较大还是较小？
点拨：测出纸带上两点间的距离，数一下两 点间有多少个时间间隔，即有多少个0.02 s，用 距离除以时间即得到平均速度．
实验：用打点计时器测速度
1．电磁打点计时器
( 1 ) 用 途 和 工 作 条 件 ： 是 一 种计_ _时_仪_ _器_ _ _ _ ， 能 记录运动物体在一定时间间隔内的位移，它使6 V用以 _下_的__交_ 流__电__源_________，当电源的频率为50 Hz时， 它每隔_0_.0_2_s_打一个点．
A和B的距 B和C的距 C和D的距 D和E的距 E和F的距
离x1(m) 离x2(m) 离x3(m) 离x4(m) 离x5(m)
3.注意事项 (1)使用电磁打点计时器，首先要明确电磁 打 点 计 时 器 _所_需_ _要_ _的_ _工_ _作_电_ _压_ _及_ _主_要_ _构_ _造_ _ _ _ _ ， 并 且 应 _ _试_ _验_ _一_下_ _振_ _针_ _是_否_ _稳_ _定_ _ _ ， 能 否 打 上 点．
的位移 x 是多少，并用刻度尺测出这个位移；利用
公式 v＝xt 算出纸带在这段时间内的平均速度．
(5)得出每段的平均速度，在要求不是很精确 的情况下，此值就可以认为是该段纸带上任一点 的瞬时速度．
(6)在纸带上找出连续的6个点，分别标上记 号A、B、C、D、E、F，用刻度尺测量出相邻的 两个点间的距离x1、x2、x3、x4、x5，把数据填入 下表．根据这些数据，可以判断纸带的这段运动 是匀速运动还是变速运动.
(3)使用方法：通电之前，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 ， 再 把 _纸_ _带_ _ 与 物 体 相 连 ， 接 通 电 源 ， 让 物 体 带 动纸带一起运动，振针就通过复写纸在纸带上留 下一行小点，纸带上各点之间的距离表示相应时 间间隔中物体的位移，由这些点的位置，可以了 解物体的运动情况．
怎样用图象表示速度？
1．速度—时间图象 (1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐 标系； (2)根据计算出的不同时刻的瞬时速度值，在 坐标系中描点； (3)用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一 条能够描述速度v与时间t关系的图象，即v-t图 象．
(4)v-t图象反映的是速度 随时间变化的规律．
(2)构造和工作原理： 电磁打点计时器的构造如 图1－4－1所示．它是利用 _电_流__的磁效应打点计时的 一种仪器．振片位于磁场
图1-4-1
中被磁化，相当于条形磁铁．当计时器的线圈通 入低压交流电时，线圈中产生周期性变化的磁场， 在线圈和永久磁铁的作用下振片便上下振动起来， 位于振片一端的振针就跟着周期性振动．
位移为正，表示物体向正方向运动发生的位移；若
在t轴下方，则位移为负，表示物体向负 的v-t图线与t轴所围面积的值为8， 且在t轴上方，表示甲沿正方向做 匀速直线运动，4 s内的位移大小 为8 m；乙在4 s内的v-t图线与t轴 所围面积的值为4，且在t轴下方， 表示乙沿负方向做匀速直线运动， 4 s内的位移大小为4 m.
解析：电磁打点计时器是一种测量时间的仪 器，需要使用4 V～6 V低压交流电源，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，使用电磁打点计时器时，纸带 应穿过两个限位孔，复写纸套在定位轴上，并放 在纸带上面，打点时应先接通电源，再让纸带运 动．
答案：交流 4 V～6 0.02 两个限位孔 定位轴 上 低压交流 接通电源
2．如图146所示，打点计时器所用电源的频率 为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度 尺测量情况如图1－4－6所示，纸带在A、C间的平 均速度为________m/s，A、D间的平均速度是 ________m/s，B点的瞬时速度更接近于 ________m/s.
图1-4-6
解析：由题意知，相邻两点间的时间间隔为