打点计时器纸带处理问题
高一物理纸带问题分析知识讲解
高一物理纸带问题分析知识讲解【学习目标】1．知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理2．学会使用打点计时器3．会用打出的纸带求加速度、瞬时速度4．能通过纸带上点的位置关系分析物体运动【要点梳理】要点一、电磁打点计时器与电火花计时器的构造和工作原理要点诠释：1.电磁打点计时器及电火花计时器的构造电磁打点计时器及电火花计时器的构造分别如图甲、乙所示．2.电磁打点计时器的原理电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器，它的工作原理可以用图甲、乙来说明．当线圈中通入的交流电为正半周时，设电流方向如图甲所示，则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极，永久磁铁使簧片受到一个向下的力；当交流电转为负半周时，电流方向如图乙所示，簧片左端变为S极，永久磁铁使簧片受到一个向上的力．随着交变电流方向的周期性变化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振动起来．位于簧片一端的振针随簧片的振动而在复写纸上打点．如果在复写纸下有运动的纸带，振针就在纸带上打出了一系列的点．交流电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔是0.02s．3.电火花计时器的工作原理电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉，它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器．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．当电源频率是50Hz时，也是每隔0.02s打一次点．4.电磁打点计时器与电火花计时器的比较①两种计时器使用的都是交流电源；当电源的频率为50Hz时，都是每隔0.02s打一个点．②电磁打点计时器使用4～6V交流电，电火花打点计时器工作电压是220V交流电．③无论是使用电磁打点计时器还是使用电火花计时器，打出的纸带上的点，都记录了纸带运动的时间．如果纸带是跟物体连接在一起的，纸带上的点就相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究点之间的距离，就可以了解在不同时间里物体发生的位移、速度的大小和变化情况．④电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力比较小，实验误差较小．5.使用打点计时器的注意事项①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸下穿过．将计时器接入50Hz交流电源，从交流4V开始，观察振片振动情况，若振片振幅较小，再升高电压至6V；对电火花计时器，应将墨粉纸盘套在纸盘轴上，两条纸带要对齐穿过限位孔，墨粉纸盘夹在中间，使用220V交流电源．②开启打点计时器，待1～2s再拖动纸带打出点，观察点迹是否清晰，打完纸带后，立即关闭电源．③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正时大致从以下方面注意：电源电压较低情况下，可适当提高(对电火花计时器这种情况较少)；调整复写纸位置或更换复写纸(或墨粉纸盘)；调整打点计时器．④调整打点计时器．如果打不出点，首先要检查压纸框的位置是否升高，阻碍了振片上的振针打不到纸带上，若是，可将压纸框向下压，恢复到原来的位置．这种情况一般是由于操作不当引起的．另外也可能是振片没有工作，在共振情况下，此时可松动固定振片的螺丝，适当调节振片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作．如果振片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直到打出点为止．若振针向下调节过长，则打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细．⑤如果将打点计时器错接在学生电源的直流电源上(非稳压电源)，也能在纸带上打出点迹，这是因为直流输出单向脉冲电流，频率为100Hz，会导致数据处理时错误．⑥使用电火花计时器时，若用一条纸带要将纸带压在墨粉纸盘下，打完一条纸带后要将墨粉纸盘转一角度再打另一纸带，否则会只用纸盘的某一位置，打出的点迹颜色较淡；若使用双纸带，将墨粉纸盘夹在中间，拖动时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉纸盘会随纸带转动，电火花将墨粉纸盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，点迹颜色较重，而上面的纸带没有点迹，可重复使用，但用两条纸带时摩擦阻力较大．不管用哪种方法，打完纸带后都应立即关闭电源．要点二、实验原理和步骤、注意事项要点诠释：1.实验目的①进一步练习打点计器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法．②利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律．2.实验器材附有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、交流电源． 3.实验原理把纸带跟运动物体连接在一起，并穿过打点计时器，这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况．4.实验步骤①把附有滑轮的长木板放在实验台上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示．②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的钩码．放手后，看小车能否在木板上平衡地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在车的后面．③使小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，再按同样的方法(不改变钩码个数)打出两条纸带．从这三条纸带中选用一条最清晰的，记录为纸带Ⅰ．④增加一个钩码，按上述方法打出纸带Ⅱ．⑤在打纸带I 时的基础上减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带Ⅲ．⑥整理器材．5.注意事项(1) 平行：纸带和细绳要和木板平行．(2) 一先一后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带．(3) 防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．(4) 减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.(5)弄清间隔：要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T ＝0.02×5s ＝0.1s ．(6)仔细描点：描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位．用细铅笔认真描点．要点三、实验数据的处理要点诠释：1. 纸带上点的意义①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔．2.纸带的选取从三条纸带上选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点．为计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间间隔，即T ＝0.1s ．3.采集数据的方法如图所示，不直接测量两个计数点间的距离，而是要先量出各个计数点到计时零点的距离x 1、x 2、x 3、x 4…然后再计算出相邻的两个计数点的距离．11x x ＝，221x x x -＝，332x x x -＝，445x x x -＝，554x x x -＝．4. 根据纸带分析物体的运动情况并计算速度(1)根据纸带分析物体的运动情况并计算平均速度①在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小．②根据x v t∆=∆，求出任意两点间的平均速度，这里△x 可以用直尺测量出两点间的距离，△x 为两点间的时间间隔数与0.02s 的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度．(2)粗略计算瞬时速度某点E 的瞬时速度可以粗略地由包含E 点在内的两点间的平均速度来表示，如图所示，DG F v v =或DF E v v =．【说明】在粗略计算E 点的瞬时速度时，可利用x v t∆=∆公式来求解，但需注意的是，如果取离E 点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E 点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点． 各计数点的瞬时速度用平均速度来代替，即1212x x v t ∆+∆=∆，2322x x v t∆+∆=∆…(△t 为相邻两个计数点之间的时间间隔)将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中：①如何由实验数据得出v-t 图象有了原始实验数据，如何更好地确定运动规律呢?最好的方法是作v-t 图象，具体的运动规律便能直接显现．根据表格中的v 、t 数据，在直角坐标系中仔细描点．作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v-t 图象，它是一条倾斜的直线，如图所示．②如何由实验得出的v-t 图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律可以从两条途径进行：一是通过直接分析图象(如图所示)的特点得到．小车运动的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值△t ，速度也会增加相同的值△v ．也就可得出结论：小车的速度随时间均匀增加(或变化)．二是通过图象写出函数关系式进一步得到结论，既然小车的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么v 随t 变化的函数关系式为v ＝kt+b ，显然v 与t 成“线性关系”小车的速度随时间均匀增加(或变化)．6.由纸带求加速度的方法由图所示的纸带各计数点1、2、3、4、5…所对应的速度分别是v 1、v 2、v 3、v 4、v 5…T 为计数点间的时间间隔．211v v a T -=，322v v a T -=，433v v a T -=，…，1n n n v v a T+-=． 求加速度的平均值 122132111()()()++++⋅⋅⋅+-+-+⋅⋅⋅+--===n n n n a a a v v v v v v v v a n nT T从结果看，真正参与运算的只有v 1和v n+1，中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用．方法二：逐差法求 41123∆-∆=x x a T ，52223∆-∆=x x a T ，63323∆-∆=x x a T ，则 1234561232()()39++∆+∆+∆-∆+∆+∆==a a a x x x x x x a T这样可使各点的瞬时速度都参与了运算，可减小误差．比较两种方法，“方法二”比“方法一”好，一般不用方法一．方法三：由图象求加速度由多组数据描绘出v-t 图象，v-t 图象的直线斜率即为物体运动的加速度．三种方法中，最准确，科学的是方法三，不过较繁一点．要点四、一些利用现代技术测速度的方法除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：(1)借助传感器用计算机测速度如图所示是一种运动传感器的原理图，这个系统由A 、B 两个小盒子组成．将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B 盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A 等高．小车上A 盒发射器对着接收器B ，并处在同一直线上．将接收传感器B 探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系．将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化．根据小车的两个位置变化可求得△x ，两位置的时间差为△t ，则小车速度x v t∆=∆．(2)利用光电门测瞬时速度实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A 管发出光线，B 管接收光线．当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间．这段时问就是遮光板通过光电门的时间．根据遮光板的宽度△x 和测出的时间△t ，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度x v t ∆⎛⎫= ⎪∆⎝⎭．由于遮光板的宽度△x 很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度．(3)利用频闪照相分析计算物体的速度频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法．在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s 闪光一次，即每秒闪光10次．当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置．通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片．如图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1s ，这样便记录了物体运动的时间．而物体运动的位移则可以用尺子量出．与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器打出的点迹．因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息．至于求平均速度和瞬时速度，两者都是一样的．【典型例题】类型一、对实验操作步骤的考查例1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________A ．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B ．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C ．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D ．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E ．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F ．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G ．根据公式()2141()/3a s s T ＝－，()2252()/3a s s T ＝－，()2363()/3a s s T ＝－及123()/3a a a a ＝＋＋求出a【思路点拨】本题考查实验的具体步骤，回顾自己做实验的过程和具体环节即可。
打点计时器与纸带问题处理
专题十、实验（一）：打点计时器和纸带的处理一、典例精析：例1某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条（每两点间还有4个点没有画出来），图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。
打点计时器的电源频率为50Hz。
5.007.109.1010.8112.7015.1[0单1O■J**A■-Et13C■ ■D* ‘Ip •E F由这些已知数据计算：①该匀变速直线运动的加速度a=_l.93 _m/s2。
②与纸带上D点相对应的瞬时速度A. ①③B.②③C.①④D.②④例3、“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图8所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（C）A.实验时应先放开纸带再接通电源B . （S6 —S）等于（S2 —S）的6 倍C.从纸带可求出计数点B对应的速率v=___1.39 __ m/s。
（答案均要求保留3位有效数字）例2、小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬速度的实验，其装置如下图所示。
在小车上固定挡光片，使光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，高轨道的一端。
小明同学将小车从该端同一位置由静止释放, 得了如下几组实验数据。
则以下表述正确的是（D）①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小②四个挡光片中，挡光片W的宽度最小③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度实验不同的通过光电门的时间速度次数挡光片(s ) (m/s)第一次I0.230440.347第二次n0.174640.344第三次出0.116620.343第四次IV0.058500.342对应点 BC D E F 速度(m/s )0.1410.180 0.2180.2620.301(1)设电火花计时器的周期为T ,计算V F 的相邻两计数点间还有 4个打点未画出.从纸带上测出 X 1=3.20cm , x 2=4.52cm , X 5=8.42cm , X 6=9.70cm •则 木块加速度大小a = ▲ m/s 2(保留两位有效数字).(1)交流(1分) 细线与长木板平行(2)mg5 M )a (3)木板要水平；拉钩码的线要平行于木板，-带和限位孔的摩擦应尽Mg量小，砝码应要稍重一些(4) 1.3D •相邻两个计数点间的时间间隔为 0 • 02s例4、在做“研究匀变速直线运动”的实验时， 某同学得到一条用电火花计时器打下的-带如 图甲所示，并在其上取了 A B 、C 、D E 、F 、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有 个点图中没有画出，电火花计时器接220V 、ABC D50Hz 交流电源。
有关高中物理打点计时器的实验总结
瞬时速度：利用了某一段时间内的平均速度和这一段 特别注意： 时间中间时刻的瞬时速度相等。 （1）给数据的方法； （2）时间间隔； 加速度：1）ΔS = aT² （3）统一单位； 2）逐差法 3）图像法
（4）有效数字的位数。
练习一：(2010· 广东高考) 某同学在做匀变速直线运动实验
中获得的一条纸带．
1.20 ① OD间的距离为________cm 。 ② 图15是根据实验数据绘出的s-t² 图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率 1.00 二分之一加速度 ，其加速度a大小为________m/s² 表示__________________ （保留三位有效数 字）。
真题再现2： 2008年广东高考物理
2、熟知各类实验的基本原理； 3、基于基础实验，灵活处理实验变式问题。
四、探究动能定理实验（1）
1、装置（探究合外力做功与速度的关系）
2、纸带特点：
3、注意事项：1）平衡摩擦力； 2）测小车速度时应选取打点均匀的部分（匀速运动段） 3）小车质量尽量大一点。
练习五、 (多选)在“探究功与物体速度变化的关系”实验 中， 下列叙述正确的是（ D F ）
A．实验中所用的橡皮筋原长必须相同，粗细可以不同； B．放小车的长木板应该尽量使其水平; C．在正确操作下，小车释放后先做匀加速运动，再做匀速运动； D．实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都要相同; √ E． 求小车速度应使用纸带上第一点到最后一点的距离来计算;
练习二 ：(2010· 全国Ⅱ)利用图中所示的装置 可以研究自由落体运动．实验中需要调 整好仪器，接通打点计时器的电源，松 开纸带，使重物下落，打点计时器会在 纸带上打出一系列的小点． (1) 为 了 测 得 重 物 下 落 的 加 速 度 ， 还 需 要 的 实 验 器 材 有
物理实验《利用打点计时器和纸带研究匀变速直线运动》
电磁打点计时器的构造如图，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也跟着上下振动而打点，这时，如 果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点。 一、实验目的 1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，并学会用打上点的纸 带研究物体的运动。 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 3.会利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度。 二、实验原理 1.打点计时器 (1)作用 通过打点实现计时功能的仪器，若所用交流电源频率为50 Hz，则每 隔0.02 s打一次点。 (2)工作条件 电磁打点计时器：6 V以下交流电源 电火花计时器：220 V交流电源 (3)纸带上点的意义 ①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。 ②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动状况。
【例2】在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作中有以下 实验步 骤，其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H……) _____________________________________________________________ _________________________________________。 A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再 接通电源 B.将打点计时器固定在平板上，并接好电源 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面吊着适当重的 钩码 D.取下纸带 E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动 F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
(4)两种打点计时器
实验：利用打点计时器和纸带研究匀变速直线运动
(3)由纸带求物体在打下某计数点时瞬时速度的方法：vn= (xn+xn+1)/(2T)，即时间2T内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时 速度，如图所示。 2.匀变速直线运动的特点 (1)物体做匀变速直线运动时，若加速度为a，在各个连续相等的时 间T内发生的位移依次为x1，x2，x3,…,xn，则有：x2-x1=x3-x2=…=xnxn-1=aT2，即任意两个连续相等的时间间隔内的位移差相等。可以依据 这个特点，判断一个物体是否做匀变速直线运动。 (2)匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间内 中间时刻的瞬时速度。 ②电火花计时器 电火花计时器构造如图所示，利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨 点而显出点迹的一种计时仪器.，工作电压为220 V交流电，按下脉冲输 出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负 极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出系列点迹。 ①电磁打点计时器
高中物理---打点计时器
打点计时器逐差法求加速度公式
逐差法求加速度公式的纸带图像和物理公式如下图所示。 这是打点计时器的难点.
打点计时器实验的内容与要求
使用打点计时器，研究纸带是我们牛顿动力学部分 第一个重要学生实验。 其学习目标包括:
(1)学会使用打点计时器，能根据纸带研究物体的 运动情况。
(2)能根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。 (3)能够根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。 (4)认识v-t图象，能根据图象分析物体运动情况。 (5)了解误差和有效数字。
打点计时器实验主要求解什么?
如下图所示，匀变速直线运动中,使用打点计时器,结合打出来的纸带，我们可以得到这两 个物理量: (1)物体运动的加速度值，具体求解方法规上述分析。 (2)中间的，即B点的瞬时速度。改点的速度,等于AC段的平均速度，
计算公式为VB=AC/2T
（高中物理必修2中平抛运动的实验研究，会考察到上述两个考点。）
在具体的实验操作中，需要注意的有:
1.打点计时器使用的电源是交流电源，电磁打点计时器电压是4~6V;电火花打点计时器电 压是220V。 2.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是小横线、重复点或点迹 不清晰，应调整振针距复写纸片的高度,使之大-点。 3.复写纸不要装反,每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置 ,若点迹不够清晰，应考虑 更换复写纸。 4.纸带应捋平,减小摩擦力,从而起到减小误差的作用。 5.使用打点计时器，应先接通电源，待打点计时器稳定后再放开纸带。 6.使用电火花计时器时，还应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间;使用 打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。 7.处理纸带数据时，密集点的位移差值测量起来误差大,应舍去; 一般以五个点(中间间隔四 个)为-个计数点。 8.描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线(或曲线).上不能连在线 上的点应分居在线的 两侧。误差过大的点可以舍去。 9.打点器不能长时间连续工作。每打完一条纸带后, 应及时切断电源。待装好纸带后，再 次接通电源并实验。 10.在实验室使用打点计时器时，先将打点计时器固定在实验台上,然后接通电源。
打点计时器所得纸带的处理方法
用打点计时器研究物体的运动规律是中学物理常用的方法，要探究物体运动规律，就要分析打出的纸带，纸带分析时要做的工作一般有： 1.判定物体的运动性质（1）若纸带上各相邻点间距相等，则物体做匀速运动.（2）若相邻计数点时间间隔为T ，计算各个连续相等时间内位移的差Δx ，若Δx =aT 2（恒量），则物体做匀变速直线运动. 2.某点瞬时速度的计算根据在匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度：v n =Tx x n n 21++即n点的瞬时速度等于（n －1）点和（n +1）点间的平均速度. 3. 加速度的计算：一般有两种方法由于物体做匀变速运动，所以满足在连续相等的时间间隔内位移差相等，即Δx =aT 2可得a =2T x∆.但利用一个Δx 求得的加速度偶然误差太大，为了减小实验中的偶然误差，分析纸带时，纸带上的各段位移最好都用上，方法如下：（1）利用“逐差法”求加速度(a)如图所示，若为偶数段，设为6段，则，，，然后取平均值，即或由直接求得；(b)若为奇数段，则中间段往往不用，如5段，则不用第三段，则，然后取平均值，即；或去掉一段变为偶数段由（2）先求出第n 点时纸带的瞬时速度（一般要5点以上），然后作出图像，用图像的斜率求物体运动的加速度。
例1、 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50Hz ，如图1所示为小车带动的纸带上记录的一些点，每5个点取一个计数点。
按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、5点到0点的距离如图1所示。
试求：（1）小车做什么运动？（写出判断的依据．．．．．．．）（2）当打第3个计数点时，小车的速度为多少？（写出求解．．．．加速度的过程．．．．．．）（3）若小车做匀变速直线运动，小车的加速度为多少？（写出求．．．x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6０ 1 2 3 4 5 6解加速度的过程．．．．．．．）在上题中，若题目只给出0～1的距离8.78cm 和4～5的距离2.76cm ，则此纸带的加速度为多少？例2、如下图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T =0.10 s ，其中s 1= 7.05 cm 、s 2=7.68 cm 、s 3=8.33 cm 、s 4=8.95 cm 、s 5=9.61 cm 、s 6=10.26 cm ，则计数点3处瞬时速度的大小是____________ m/s ，小车运动的加速度计算表达式为____________，加速度的大小是____________ m/s 2（计算结果保留两位有效数字）.例3、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。
打点计时器与纸带处理
打点计时器与纸带处理1．做“测定匀加速直线运动的加速度”实验时，其主要步骤是：①安装好带滑轮的长木板、打点计时器、小车、细线、钩码和纸带；②从三条纸带中选出一条较为理想的，并定好计数点；③接通电源，放开小车，打点，给纸带编号，换上新纸带，重复三次；④根据公式求出a1，a2，a3，再求平”均值；⑤测量各相邻计数点之间的距离S1、S2、S3……把测量结果填人表中．上述各步骤的正确顺序应该是___________________。
2．在测定重物加速度的实验中，以下方法中有助于减小实验误差的是-----------------（）A．选取计数点，把每5个打点的时间间隔作为一个单位时间；B．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算；C．增大重物的重量。
3．电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时器，若电源频率高于50 HZ，但计算仍按50HZ计算，运动物体加速度数值将__________（填“偏大”“偏小”或“相同”）．4．关于用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验操作，下列说法中正确的是--（）Ａ．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低Ｂ．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器处Ｃ．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车Ｄ．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动，再断开电源5．某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.02s。
则V B＝________、V C＝_______、V D＝________ 、a大小为_________。
6．如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是___m/s，小车运动的加速度计算表达式为_________，加速度的大小是___________m/s2（计算结果保留两位有效数字）。
高中物理 第一章 运动的描述 纸带问题分析练习(提高篇)教科版必修1-教科版高一必修1物理试题
纸带问题分析(提高篇)一、选择题：1．当纸带与运动物体连接时，打点计时器接通频率恒定的电源在纸带上打出一系列点迹．如下关于纸带上点迹的说法中，正确的答案是( )A．点迹越密集，说明物体运动越快 B．点迹越密集，说明物体运动越慢C．点迹越密集，说明振针打点越快 D．点迹越密集，说明振针打点越慢2．如下列图，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动( )3．在一次常规体检中，某运动员心电图记录仪的出纸速度(纸带移动的速度)是2.0cm/s，如下列图每格边长是0.5cm，由此可知他的心率和他的心脏每跳一次所需的时间分别为( )A．约100次/min，1s B．约75次/min，0.8sC．约80次/min，1.2s D．约60次/min，1s4．有一身高为H的田径运动员正在进展100m国际比赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲线运动，摄影记者使用的照相机的快门(曝光时间)是1s60．得到照片后测得照片中人的高度为h，胸前号码布上模糊局部的宽度是△L，由以上数据可以知道运动员的( )A．100 m成绩 B．冲线速度 C．100m内的平均速度 D．100m比赛过程中发生的位移大小5．关于“探究小车速度随时间变化的规律〞的实验操作，如下说法中不正确的答案是( )A．长木板不能侧向倾斜，但可一端高一端低B．在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动6．在实验中，如下关于计数点间时间间隔的说法中正确的答案是( )A．每隔四个点取一个计数点，如此计数点间的时间间隔为0.10sB．每隔四个点取一个计数点，如此计数点间的时间间隔为0.08sC．每隔五个点取一个计数点，如此计数点间的时间间隔为0.08sD．每隔五个点取一个计数点，如此计数点问的时间间隔为0.10s7、图所示为某同学用打点计时器研究小车做匀变速直线运动时得到的一条纸带。
03 打点计时器实验
第四讲打点计时器实验基本知识点1.电磁打点计时器使用的工作电压为 V 的交流电源.电火花打点计时器使用的电源电压为 V.若电源频率是50Hz,则每隔 s打一次点.2.打点计时器所打纸带的处理.(1)取点原则:必须从打下的纸带中选取的纸带,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的位置取开始点A,然后每5个点(或者每隔4个点)取一个计数点B、C、D、E、F…如图所示.这样每两个计数点间的时间间隔为T=0.1s,计算比较方便.(2)从纸带读取长度的方法:读取长度利用毫米刻度尺.测出各点到A 点的距离,算出相邻计数点间的距离x1、x2、x3、x4、x5、x6…由于毫米尺的最小刻度是1mm,读数时必须估读到位.(3)利用打下的纸带计算各计数点的速度和加速度的方法:①利用打下的纸带求任一计数点对应的瞬时速度,如v B = .利用v-t 图像求a,求出B、C、D、E、F…各点的瞬时速度,画出v-t 图线,图线的斜率就是所要求的加速度.②直接利用纸带求加速度,如用x1、x2 求加速度a= .重难点突破1.打点计时器在考纲要求掌握的四个力学实验中有三个要用到.打点计时器是计时仪器,一般需要与刻度尺配合使用,测量出两个点之间的距离,又知道打这两点的时间间隔,就可以进行相关的数据处理和实验研究了.2.为了计算方便,通常每隔T=0.1s取一个计数点,计算第n 个点的瞬时速度时有vn=(xn-1+xn)/2T ,取相邻4段计算加速度,则有a=(x3+x4)-(x1+x2)/(2T)2 ,这种方法叫“逐差法”,实际上可以看做取两个相邻的大段.注意:打点计时器每年学业水平考试都考查,必须理解并记住上面两个专用公式,特别是公式中每个物理量的意义.计算过程中注意单位换算,计算结果保留几位有效数字根据题目中要求作出选择.例题分析【例1】用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.有一段纸带如图所示.取O 为起点,A 为第一个记数点,每相邻两计数点间还有4个打点,则相邻计数点间的时间间隔为T= s.若量得OA=3.00cm,OB=6.50cm,OC=10.50cm,则B 点对应的速度vB= m/s,物体运动的加速度a= m/s2【例2】小明用如图甲所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验.保持小车的质量不变,通过实验作出了图乙所示的图像.则:(1)图像不通过坐标原点的原因是 ;(2)用接在50Hz交流电源上的打点计时器,测定小车速度,某次实验中得到一条纸带,如图丙所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个计数点,分别标明0、1、2、3、4…,量得0与1两点间距离x1 =30 mm,3 与4 两点间的距离x2 =48 mm,则小车在2 点的瞬时速度为m/s,小车的加速度为 m/s2.【例3】在“研究匀变速直线运动”的实验中,小车拖着纸带的运动情况如图所示,图中A、B、C、D、E 为相邻的计数点,相邻的计数点的时间间隔是0.10s,标出的数据单位是cm,则打点计时器在打C 点时小车的瞬时速度是 m/s,小车运动的加速度的大小是m/s2.课堂巩固1.小明用打点计时器研究小车的运动,在实验过程中:(1)打点计时器应使用 (选填“直流”或“交流”)电源.(2)他打出一条纸带,按打点先后顺序每5个点取一个计数点,并计算出相应时刻的瞬时速度,如下表所示.请根据表中的数据,在坐标系中作出小车运动的v-t 图像.(3)由作出的v t 图像可以判断,小车做 (选填“匀速”、“匀加速”或“变加速”)直线运动.2.小明拉着穿过打点计时器的纸带的一端运动,纸带上打出的点如图所示,由此判断纸带的运动情况是( )A.先匀速后减速B.先加速后匀速C.先减速后加速D.先加速后减速3.在用打点计时器测速度的实验中,某同学打出了如图所示的一条纸带,已知计时器打点的时间间隔为0.02s,则通过对纸带的分析,下列说法中正确的是( )A.物体做匀加速直线运动B.物体做匀减速直线运动C.如果测出A、B 两点间的距离,就可以求出A、B 两点间的平均速度D.如果测出A、B 两点间的距离,就可以求出A 点的瞬时速度4.在做“研究匀变速直线运动”的实验中,取下一段如图所示的纸带研究其运动情况.设O 点为计数的起始点,在四个连续的计数点中,相邻两计数点间的时间间隔为0.1s,若物体做理想的匀加速直线运动,则物体的加速度为 m/s2,打计数点O 时物体的瞬时速度为m/s.(保留两位有效数字)5.某同学在用电磁打点计时器做探究匀变速直线运动规律的实验时:(1)使用电磁打点计时器时,下列做法正确的是 .A.应使用220V 的交变电流B.使用时应当先放开小车,让其运动起来,再接通电源C.也可以用干电池作为打点计时器的电源D.每打完一条纸带要及时切断打点计时器的电源(2)若实验中的所用交流电源的频率为50 Hz时,得到如图所示的一条纸带,从比较清晰的点开始起,每5个点取一个计数点,分别标上O、A、B、C…量得A 与B 两点间的距离x1=39mm,B 与C 两点间的距离x2=47mm, 则在打B 点时小车的速度为m/s;小车的加速度为 m/s2.6.在用电火花计时器(或电磁打点计时器)研究匀变速直线运动的实验中,某同学打出了一条纸带,已知计时器打点的时间间隔为0.02s,他按打点先后顺序每5个点取1个计数点,得到了O、A、B、C、D 等几个计数点,如图所示,则相邻两个计数点之间的时间间隔为 s.用刻度尺量得OA=1.50cm,AB=1.90cm,BC=2.30cm,CD =2.70cm.由此可知,纸带做 (选填“匀加速”或“匀减速”)运动,打C 点时纸带的速度大小为 m/s.。
提高学生高考物理实验解题能力——以实验“纸带求加速度”为例方法归纳、错误分析
提高学生高考物理实验解题能力以实验 纸带求加速度 为例方法归纳㊁错误分析鲁同心(江苏省清浦中学㊀２２３００１)摘㊀要:近几年高考物理实验的得分普遍较低ꎬ学生的动手实践能力较差ꎬ解决具体问题思路不清晰.本文以高一物理实验案例为基础ꎬ尝试通过方法归纳ꎬ错题分析.精讲精练等方式入手ꎬ努力提高学生的解题能力.根据打点计时器在打在纸带上的点计算物体的瞬时速度和加速度是高中物理实验的常见问题.如何准确㊁快速的计算出加速度?笔者对如何处理加速度做了进一步的探讨ꎬ并统计了学生在习题中容易出现的错误.关键词:纸带ꎻ加速度ꎻ逐差法ꎻ两段法中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２０)３１－００８４－０２收稿日期:２０２０－０８－０５作者简介:鲁同心(１９８２.１０－)ꎬ男ꎬ江苏省淮安人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中ꎬ要求学生通过对纸带打出点的数据处理ꎬ测量小车瞬时速度和小车运动的加速度.这已经成为考试的热点之一.㊀㊀一㊁方法归纳笔者对加速度计算的方法做如下归纳:为了有效减少测量加速度时的偶然误差ꎬ应用该公式进行数据处理.选择合适的计算方法ꎬ真正减少实验误差.常见方法如下:方法１㊀运用公式Δｘ＝ａＴ２计算.Δｘ＝ｘ２－ｘ１＝ｘ３－ｘ２＝ ＝ａＴ２ꎬ即任意两个相邻相等的时间Ｔ内的位移之差Δｘ＝ａＴ２.利用ｘｍ－ｘｎ＝ｍ－ｎ()ａＴ２求解ꎬ如果纸带给出的数据不是连续的两段位移ꎬ如目前只知道ｘ２和ｘ５ꎬ则可以有ｘ５－ｘ２＝３ａＴ２.方法２㊀利用 逐差法 或 两段法 计算.逐差法:ａ１＝ｘ４－ｘ１３Ｔ２ꎬａ２＝ｘ５－ｘ２３Ｔ２ꎬａ３＝ｘ６－ｘ３３Ｔ２ꎬａ－＝ａ１＋ａ２＋ａ３３＝(ｘ６＋ｘ５＋ｘ４)－(ｘ３＋ｘ２＋ｘ１)９Ｔ２.由于采用将打点纸带分成两大段来处理即 两段法 求运动物体的加速度会更准确ꎬ计算也较简便ꎬ建议教师在教学过程多介绍 两段法 即ꎬｘⅡ－ｘⅠ＝ａｔ２(其中ｔ＝３Ｔ).无论从实际的实验操作时的数据采集ꎬ还是从减小误差的角度ꎬ或者从数据处理的方便ꎬ 两段法 均为最佳方法.㊀㊀二㊁学生常见错误类型统计加速度的计算成为考试中的经典ꎬ学生也能掌握一定的处理方法.但仍然很容易出错.笔者对历次考试中不同类型的学生 纸带的加速度计算 错误类型做了统计如下:㊀１.时间间隔Ｔ没有判断正确ꎬ每段位移的间隔一般为Ｔ＝０.１ｓ或者Ｔ＝０.０２ｓ.２.计算时未将数值换算为国际制单位ｍ.３.有些题目物体做匀减速直线运动ꎬ学生定向思维ꎬ未考虑加速度为负.４.未按题目要求选取有效数字的位数.５.计算的方法并没有准确掌握.㊀㊀三㊁几种典型情况１.直接利用公式求解例１㊀在«探究小车的速度随时间变化的规律»的实验中ꎬ给出了这次实验中的一条纸带ꎬ如图２所示ꎬ其中０㊁１㊁２㊁３㊁４㊁５㊁６都为计数点.从０点开始ꎬ每相邻两个计数点之间的时间间隔为０.１ｓꎬ测得:ｘ１＝１.４０ｃｍꎬｘ２＝４８２.００ｃｍꎬｘ３＝２.６０ｃｍꎬｘ４＝３.２０ｃｍꎬｘ５＝３.８０ｃｍꎬｘ６＝４.４０ｃｍ.则小车的加速度为ｍ/ｓ２.答案:０.６ｍ/ｓ２.点评㊀此类题型由于连续相等时间间隔内的位移差均相等ꎬ所以直接利用方法一计算即可.例２㊀在«研究匀变速直线运动»的实验中ꎬ得到一条纸带如图３所示ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ㊁Ｇ为相邻的７个计数点ꎬ已知相邻计数点间的时间间隔为０.１０ｓꎬ则利用图中标明的数据(单位:ｃｍ)可得小车的加速度为ｍ/ｓ２ꎬ在打点计时器打出Ｄ点时ꎬ小车的瞬时速度为ｍ/ｓ.答案:１.５７ｍ/ｓ２.点评㊀此题已知的位移不是相邻的ꎬ计算时要注意公式的正确运用.例３㊀小球作直线运动时的频闪照片如图４所示.已知频闪周期Ｔ＝０.１ｓꎬ小球相邻位置间距(由照片中的刻度尺量得)分别为ＯＡ＝６.５１ｃｍꎬＡＢ＝５.５９ｃｍꎬＢＣ＝４.７０ｃｍꎬＣＤ＝３.８０ｃｍꎬＤＥ＝２.８９ｃｍꎬＥＦ＝２.００ｃｍ.小球在位置Ａ时速度大小ｖＡ＝ｍ/ｓꎬ小球运动的加速度为ｍ/ｓ２.答案:０.６０５ｍ/ｓꎬ－０.９０１ｍ/ｓ２.点评㊀此题是小球做匀减速运动ꎬ计算的加速度应为负值.相邻时间间隔的位移差都不完全相等ꎬ计算需要使用 逐差法 或 两段法 .本题直接运用 两段法 计算简单又容易理解.另外学生在做题时容易定向思维将加速度写成０.９ｍ/ｓ２ꎬ漏掉负号.２.利用 逐差法 或 两段法 求解对比例４㊀某同学在做 测定匀变速直线运动的加速度 实验时ꎬ从打下的若干纸带中选出了如图５所示的一条(每两点间还有４个点没有画出来)ꎬ图５中上部的数值为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为５０Ｈｚ.由这些已知数据计算:(１)该匀变速直线运动的加速度ａ＝ｍ/ｓ２.(２)与纸带上Ｄ点相对应的瞬时速度ｖ＝ｍ/ｓ.(答案均要求保留３位有效数字.)解析㊀相邻计数点间的时间间隔为Ｔ＝０.１０ｓ.方法１㊀利用逐差法ａ１＝ｘ４－ｘ１３Ｔ２ꎬａ２＝ｘ５－ｘ２３Ｔ２ꎬａ３＝ｘ６－ｘ３３Ｔ２ꎬａ－＝ａ１＋ａ２＋ａ３３ꎬａ－＝(ｘ６＋ｘ５＋ｘ４)－(ｘ３＋ｘ２＋ｘ１)９Ｔ２＝１.９３ｍ/ｓ２.方法２㊀利用 两段法将ＯＣ段看成ｘⅠꎬＣＦ段看成ｘⅡꎬ由ｘⅡ－ｘⅠ＝ａｔ２ꎬ(其中ｔ＝３Ｔ)ꎬａ＝ｘⅡ－ｘⅠ３Ｔ２()＝(１５.１０＋１２.７０＋１０.８１)－(９.１０＋７.１０＋５.００)(３ˑ０.１)２ｃｍ/ｓ２＝１.９３ｍ/ｓ２.点评㊀本题中如果是奇数段位移ꎬ可考虑去掉前面较短的位移ꎬ然后在用上述方法处理.两种方法从数学计算上看貌似一样.但细想一下:在实验数据处理时用 逐差法 原理变得较难理解ꎬ实验误差更大ꎬ计算也更复杂.将纸带分成六段ꎬ有的甚至更多ꎬ这样做必然使被测量的长度变短ꎬ增大了测量的相对误差ꎬ这不可能减小实验误差.此题用 两段法 可以达到同样目的.将打点纸带分成较长的两段来处理ꎬ便于数据的测量ꎬ公式的理解ꎬ结果的计算.此法减小了误差ꎬ达到了更好的实验效果.教材中介绍的 逐差法 可以简化为 两段法 .教师在平时的教学中多找出学生出错的主要原因ꎬ将一类题型整合在一起理解ꎬ能帮助学生提高解决物理问题的能力ꎬ可以起到化难为易ꎬ化繁为简ꎬ事半功倍的效果.㊀㊀参考文献:[１]齐春法.对 逐差法 与 二段法 求加速度所引起误差的探讨[Ｊ].物理教学探讨ꎬ２００６ꎬ２４(２７１):２６.[２]刘晓红.几种由纸带求加速度的实验数据处理方法的比较[Ｊ].物理教师ꎬ２００４ꎬ２５(５):３４－３５.[责任编辑:李㊀璟]５８。
纸带类实验专题
小” ）．写出支持你的看法的一个论据：实验中还有其他阻力作用
变式5 探究“动能原理”
（2009年全国高考广东卷）某实验小组利用拉力传感器和速度传感 器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不 可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小 车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一 个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝 （1码）。实验主要步骤如下： ①测量 小车、砝码 和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩 码相连；正确连接所需电路；
0.190 0.413 △E3 1.20 1.42
0.400 0.840 1.220 2.420 2.860
0.200 0.420 W3 1.21 1.43
【解析】（1）①由于拉力大小可用拉力传感器直接测出，所以只 需要直接测出小车质量； ②本实验在这个步骤的操作规则是：“先开电源、再放纸带”。 而涉及本实验的则是“打开电源，由静止开始释放小车”； ③减少砝码数目，改变小车质量。 （2）根据题意有：
（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数 据如下表：
请根据实验数据作出小车的v-t图像。 （3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所 受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。
【解析】 （1）对于这个问题，本实验的操作规则是：先开电源，再放纸带，
△E3=1/2M1（v12-v22）=0.600J W3=F3L=0.610J （3）根据数据记录表，在方格纸上作出△E-W图线如图所示
【点评】将STS应用于本实验是本题非常精彩的一笔。用速度传 感器取代纸带，用拉力传感器直接测出细线的拉力，改革了传统 的测量模式，培养了同学们的创新意识，是课标精神的重要体现。 由于拉力可以用拉力传感器直接测出，所以不必考虑小车质量与 钩码质量的关系。本实验重点考查了实验原理，同时也考查了实 验步骤、描点画图、实验数据的计算、有效数字的处理和用探究 思维解答问题几方面的能力。
实验报告：练习使用打点计时器
实验报告：练习使用打点计时器
实验：练习使用打点计时器
【实验目的】
练采用阻攻计时器，利用踢上点的纸带研究物体的运动。
【实验原理】
打点计时器是一种使用频率f=50赫兹低压交流电，它每隔0.02s打一次点。
这些点
既记录了运动物体的位移，也记录了发生这些位移所用的时间。
【实验器材】
电磁阻攻计时器、纸带、复写纸、导线、扰动交流电源、刻度尺。
【实验步骤】
1、将打点计时器固定在长木板的一边。
同时把这端用书本垫高，使长木板成一斜面。
纸带穿过限位孔，与小车厢连接。
把复写纸片套在定位轴上，并且压在纸带上面。
2、在阻攻计时器的两个接线柱上分别接通扰动交流电源。
3、打开电源开关，让小车在长木板上下滑，牵拉纸带，纸带被打上了许多小点。
断
开电源，取下纸带。
4、穿上崭新纸带，重复操作方式三次，然后从各纸带中挑选出一条准确的展开数据
处理。
舍弃结尾的较为密集的点，在后面易于测量的地方打听一个初始点0，内要5点一
次标上1，2，3，……，测到两个相连计数点的距离分别就是s1，s2，s3，……。
5、算
是出来计数点1至5的瞬时速度，做出v-t图像，谋出来小车的加速度。
【数据处理】
计数点1234s(cm)――s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝
δs(cm)――v(cm/s)a(cm/s2)56v(cm/s)
s5－s4＝s6－s5＝――
t(s)。
专题-物理-L2-打点计时器的问题
0
t
重要结论： 1.匀变速直线运动的物体在相邻的、相等的 时间间隔T内的位移之差△s是相等的。 即: △S=S2-S1=S3-S2=S4-S3=aT2 Sm-Sn=(m-n)aT2 常用来求加速度(匀变速直线运动基本性质) 匀变速直线运动的物体在某一时间内的 平均速度等于该时间中点时刻的瞬时速度。
5.某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图 所示，图7中直尺的单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D……依次表示点O以 后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点。
）1（打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=____________进行计算，式中各量的意义是 ________________________________________________ ）2（用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG=____________m/s 6.某组学生研究小车从斜面上滑下实验，得到如图8所示的纸带，纸带上的计数点用O、A、B、C、D、 E表示。根据图上数据，可判断小车做 运动，小车经过AC段的平均速度是______m/s）。相邻 计数点间的时间间隔为0.1s 5.解析）：1（ ，FH表示F、H两点间的距离）。2（vG= 1.3m/s 6.解析:相同时间位移越来越大，说明速度越来越大。答案：加速直线，0.6。（
例题3：利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度，下图给出该实验中从0点开 始每5个点取一个计数点S1=1.4cm，S2=1.9cm，S3=2.38cm，S4=2.88cm，S5=3.39cm， S6=3.87cm，求 （3）计算小车的加速度是多大？
解题思路：利用“逐差法”求加速度，
解析：为减少误差，需要用到提供的每一组数据，故用“逐差法”得
高中物理必修一纸带问题分析要点分析
纸带问题分析【学习目标】1．知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理2．学会使用打点计时器3．会用打出的纸带求加速度、瞬时速度4．能通过纸带上点的位置关系分析物体运动【要点梳理】要点一、电磁打点计时器与电火花计时器的构造和工作原理要点诠释：1.电磁打点计时器及电火花计时器的构造电磁打点计时器及电火花计时器的构造分别如图甲、乙所示．2.电磁打点计时器的原理电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器，它的工作原理可以用图甲、乙来说明．当线圈中通入的交流电为正半周时，设电流方向如图甲所示，则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极，永久磁铁使簧片受到一个向下的力；当交流电转为负半周时，电流方向如图乙所示，簧片左端变为S极，永久磁铁使簧片受到一个向上的力．随着交变电流方向的周期性变化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振动起来．位于簧片一端的振针随簧片的振动而在复写纸上打点．如果在复写纸下有运动的纸带，振针就在纸带上打出了一系列的点．交流电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔是0.02s．3.电火花计时器的工作原理电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉，它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器．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．当电源频率是50Hz时，也是每隔0.02s打一次点．4.电磁打点计时器与电火花计时器的比较①两种计时器使用的都是交流电源；当电源的频率为50Hz时，都是每隔0.02s打一个点．②电磁打点计时器使用4～6V交流电，电火花打点计时器工作电压是220V交流电．③无论是使用电磁打点计时器还是使用电火花计时器，打出的纸带上的点，都记录了纸带运动的时间．如果纸带是跟物体连接在一起的，纸带上的点就相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究点之间的距离，就可以了解在不同时间里物体发生的位移、速度的大小和变化情况．④电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力比较小，实验误差较小．5.使用打点计时器的注意事项①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸下穿过．将计时器接入50Hz交流电源，从交流4V开始，观察振片振动情况，若振片振幅较小，再升高电压至6V；对电火花计时器，应将墨粉纸盘套在纸盘轴上，两条纸带要对齐穿过限位孔，墨粉纸盘夹在中间，使用220V交流电源．②开启打点计时器，待1～2s再拖动纸带打出点，观察点迹是否清晰，打完纸带后，立即关闭电源．③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正时大致从以下方面注意：电源电压较低情况下，可适当提高(对电火花计时器这种情况较少)；调整复写纸位置或更换复写纸(或墨粉纸盘)；调整打点计时器．④调整打点计时器．如果打不出点，首先要检查压纸框的位置是否升高，阻碍了振片上的振针打不到纸带上，若是，可将压纸框向下压，恢复到原来的位置．这种情况一般是由于操作不当引起的．另外也可能是振片没有工作，在共振情况下，此时可松动固定振片的螺丝，适当调节振片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作．如果振片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直到打出点为止．若振针向下调节过长，则打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细．⑤如果将打点计时器错接在学生电源的直流电源上(非稳压电源)，也能在纸带上打出点迹，这是因为直流输出单向脉冲电流，频率为100Hz，会导致数据处理时错误．⑥使用电火花计时器时，若用一条纸带要将纸带压在墨粉纸盘下，打完一条纸带后要将墨粉纸盘转一角度再打另一纸带，否则会只用纸盘的某一位置，打出的点迹颜色较淡；若使用双纸带，将墨粉纸盘夹在中间，拖动时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉纸盘会随纸带转动，电火花将墨粉纸盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，点迹颜色较重，而上面的纸带没有点迹，可重复使用，但用两条纸带时摩擦阻力较大．不管用哪种方法，打完纸带后都应立即关闭电源．要点二、实验原理和步骤、注意事项要点诠释：1.实验目的①进一步练习打点计器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法．②利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律．2.实验器材附有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、交流电源． 3.实验原理把纸带跟运动物体连接在一起，并穿过打点计时器，这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况．4.实验步骤①把附有滑轮的长木板放在实验台上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示．②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的钩码．放手后，看小车能否在木板上平衡地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在车的后面．③使小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，再按同样的方法(不改变钩码个数)打出两条纸带．从这三条纸带中选用一条最清晰的，记录为纸带Ⅰ．④增加一个钩码，按上述方法打出纸带Ⅱ．⑤在打纸带I 时的基础上减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带Ⅲ．⑥整理器材．5.注意事项(1) 平行：纸带和细绳要和木板平行．(2) 一先一后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带．(3) 防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．(4) 减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.(5)弄清间隔：要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T ＝0.02×5s ＝0.1s ．(6)仔细描点：描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位．用细铅笔认真描点．要点三、实验数据的处理要点诠释：1. 纸带上点的意义①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔．2.纸带的选取从三条纸带上选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点．为计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间间隔，即T ＝0.1s ．3.采集数据的方法如图所示，不直接测量两个计数点间的距离，而是要先量出各个计数点到计时零点的距离x 1、x 2、x 3、x 4…然后再计算出相邻的两个计数点的距离．11x x ＝，221x x x -＝，332x x x -＝，445x x x -＝，554x x x -＝．4. 根据纸带分析物体的运动情况并计算速度(1)根据纸带分析物体的运动情况并计算平均速度①在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小．②根据x v t∆=∆，求出任意两点间的平均速度，这里△x 可以用直尺测量出两点间的距离，△x 为两点间的时间间隔数与0.02s 的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度．(2)粗略计算瞬时速度某点E 的瞬时速度可以粗略地由包含E 点在内的两点间的平均速度来表示，如图所示，DG F v v =或DF E v v =．【说明】在粗略计算E 点的瞬时速度时，可利用x v t∆=∆公式来求解，但需注意的是，如果取离E 点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E 点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点． 各计数点的瞬时速度用平均速度来代替，即1212x x v t ∆+∆=∆，2322x x v t∆+∆=∆…(△t 为相邻两个计数点之间的时间间隔)5.由实验数据得到v-t 图象①如何由实验数据得出v-t 图象有了原始实验数据，如何更好地确定运动规律呢?最好的方法是作v-t 图象，具体的运动规律便能直接显现．根据表格中的v 、t 数据，在直角坐标系中仔细描点．作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v-t 图象，它是一条倾斜的直线，如图所示．②如何由实验得出的v-t 图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律可以从两条途径进行：一是通过直接分析图象(如图所示)的特点得到．小车运动的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值△t ，速度也会增加相同的值△v ．也就可得出结论：小车的速度随时间均匀增加(或变化)．二是通过图象写出函数关系式进一步得到结论，既然小车的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么v 随t变化的函数关系式为v ＝kt+b ，显然v 与t 成“线性关系”小车的速度随时间均匀增加(或变化)．6.由纸带求加速度的方法由图所示的纸带各计数点1、2、3、4、5…所对应的速度分别是v 1、v 2、v 3、v 4、v 5…T 为计数点间的时间间隔．211v v a T -=，322v v a T -=，433v v a T -=，…，1n n n v v a T+-=． 求加速度的平均值122132111()()()++++⋅⋅⋅+-+-+⋅⋅⋅+--===n n n n a a a v v v v v v v v a n nT T从结果看，真正参与运算的只有v 1和v n+1，中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用．方法二：逐差法求 41123∆-∆=x x a T ，52223∆-∆=x x a T ，63323∆-∆=x x a T，则 1234561232()()39++∆+∆+∆-∆+∆+∆==a a a x x x x x x a T 这样可使各点的瞬时速度都参与了运算，可减小误差．比较两种方法，“方法二”比“方法一”好，一般不用方法一．方法三：由图象求加速度由多组数据描绘出v-t 图象，v-t 图象的直线斜率即为物体运动的加速度．三种方法中，最准确，科学的是方法三，不过较繁一点．要点四、一些利用现代技术测速度的方法除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：(1)借助传感器用计算机测速度如图所示是一种运动传感器的原理图，这个系统由A 、B 两个小盒子组成．将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B 盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A 等高．小车上A 盒发射器对着接收器B ，并处在同一直线上．将接收传感器B 探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系．将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化．根据小车的两个位置变化可求得△x ，两位置的时间差为△t ，则小车速度x v t∆=∆．(2)利用光电门测瞬时速度实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A 管发出光线，B 管接收光线．当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间．这段时问就是遮光板通过光电门的时间．根据遮光板的宽度△x 和测出的时间△t ，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度x v t ∆⎛⎫=⎪∆⎝⎭．由于遮光板的宽度△x 很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度．(3)利用频闪照相分析计算物体的速度频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法．在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s 闪光一次，即每秒闪光10次．当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置．通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片．如图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1s ，这样便记录了物体运动的时间．而物体运动的位移则可以用尺子量出．与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器打出的点迹．因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息．至于求平均速度和瞬时速度，两者都是一样的．【典型例题】类型一、对实验操作步骤的考查例1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，为了能够较准确地测出加速度，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：________A ．把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面B ．把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路C ．再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，每次必须由静止释放小车D ．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面E ．把小车停在靠近打点计时器处，接通直流电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次F ．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间单位．在选好的开始点下面记作0，往后第六个点作为计数点1，依此标出计数点2、3、4、5、6，并测算出相邻两点间的距离G ．根据公式()2141()/3a s s T ＝－，()2252()/3a s s T ＝－，()2363()/3a s s T ＝－及123()/3a a a a ＝＋＋求出a【思路点拨】本题考查实验的具体步骤，回顾自己做实验的过程和具体环节即可。
打点计时器实验题练习及答案
打点计时器实验题练习及答案1．根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）A．时间间隔B．位移C．加速度D．平均速度2．在“测量匀变速直线运动的加速度”的实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是（）A．选取记数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验3．下列关于计数点的说法中，正确的是（）Ａ．用计数点进行测量计算，既方便又可减小误差Ｂ．相邻计数点之间的时间间隔应该是相等的Ｃ．相邻计数点之间的位置间隔应该是相等的Ｄ．计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点之间的点痕个数是相等的4．一同学在用打点计时器做“测匀变速直线运动加速度”的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是如下图所示的一些短线，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．电源电压不稳定C．电源的频率不稳定D．打点针压得过紧5．在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏可编上序号）G、H…A．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮上面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔请将以上步骤完善并按合理的顺序填写在横线上。
6．（1）使用电磁打点计时器时，纸带应穿过_____，复写纸应套在_____上，并要放在纸带的_____面，应把_____电源用导线接在_____上，打点时应先_____，再让纸带运动，若电源的频率为50 Hz，则每隔_____打一次点。
（2）使用电火花打点计时器时，墨粉纸盘应套在_____上，并要放在两条纸带之间，应把电源插头插在_____电源插座上。
2打点计时器纸带处理基本公式的推导和应用
怀仁名师教育高一物理学案打点计时器、运动学公式知识点：打点计时器的介绍基本使用一、了解打点计时器（打点计时器是计时仪器）1．作用及分类打点计时器是一种使用________电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔________打一次点．打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的时间及在一段时间内的________．供高中学生实验用的计时器有________打点计时器和________打点计时器两种．2．电磁打点计时器①工作电压：________以下的交流电源；②原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，________便振动起来，带动其上的________上下振动．这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点．3．电火花计时器①工作电压：________交流电源；②原理：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．4．两种计时器误差比较，________计时器使用中运动阻力极小，因而系统误差较小．5.使用打点计时器应注意哪些事项？6.纸带上的计时点和计数点的区分。
7.测量各计数点间的距离时，逐个测量较好还是一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再计算各计数点间的距离较好？（刻度尺的读数）8.纸带上平均速度的计算和某点瞬时速度的计算。
二、现代科技仪器测速度1．借助传感器用计算机测速度2．光电门测速度例题一：如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小．3．利用频闪照相分析计算物体的速度例题二：下图是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s，这样便记录了物体运动的时间，而物体运动的位移则可以用尺子量出．4.电子雷达测速匀变速直线运动考点一：匀变速直线运动的基本公式和推理基本公式速度—时间关系式：atvv+ =位移—时间关系式：2021attvx+=位移—速度关系式：axvv222=-三个公式中的物理量只要知道任意三个，就可求出其余两个。