高中物理专题14实验用打点计时器测速度讲基础版含解析新人教版必修10505426

第一章运动的描述

1．4 实验用打点计时器测速度

※知识点一、电磁打点计时器

（1）原理

接通交流电源后，在线圈和永久磁铁有作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动，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

（2）构造

（3）工作电压：交流6V以下

※知识点二、电火花计时器

（1）构造：

（2）原理：

当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发动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打出一行点迹

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（3）工作电压：220V

★两种打点计时器的比较

★打点计时器的作用

※知识点三、练习使用打点计时器

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（两点间的距离）、时间（两个点之间的点迹的个数）

x??v 2）关系式：（t?、测瞬时速度3 2

★实验步骤．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．1让纸带穿过两个限位孔，的低压交流电源的接线柱相连接，把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V2．压在复写纸的下面．．接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．3ntn ＝0.02×(数一数纸带上共有多少个点．如果共有Δ个点，则用4．取下纸带，从能看得清的某个点数起，t.

计算出纸带的运动时间Δ－1)s xΔvx计算纸带在这段时间内的平均速．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δ＝，利用公式5tΔ度．把测量和计算的结果填入表

中．

★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．T0.1 ＝5×0.02 s＝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(2)

DCAOB．在纸带上用、、、…标出这些“计数点”，如图所示．、s

xxxxBCOAABCD、依次测出、、、、、……之间的距离4132DBCA、…各点的瞬时速度分别为：(3)、、xxxxxxxx＋＋＋＋51423243vvvv、…＝＝、＝、＝DBAC TTTT2222 3 ★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x来求平均速度．位移Δx，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．若采用分段测量计数点间的位移2O的距离，再分别计算出各计数点间的距离．出各计数点到起始计数点★注意事项

nnn－1)×0.02 s. 个，它们的时间间隔为((－1)1．如果在纸带上数出了个点，那么，它们的间隔数是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．

※知识点四、用图像表示速度

1、图像特点：直观

2、常用作图法

（1）描点作图

（2）据函数关系式作图

3、作图步骤

（1）建系（2）描点（3）作图

vt graph）- 4、速度－时间图像

（

拓展：其它常用测速度的方法

除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：

4

1．借助传感器用计算机测速度

ABA盒固定在小车图是一种运动传感器的原理，这个系统由两个小盒子组成，将红外线、超声波发射器、BAAB，并处盒固定在某一位置并调整其高度与传感器盒发射器对着接收器上，接收传感器等高。小车上B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数在同一直线上。将接收传感器

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x，两位置的相间差Δ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xΔtv＝。，则小车速度为ΔtΔ2．利用光电门测瞬时速度

AB管接实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中管发出光线，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。这段时间就是遮光板通过光电

xΔvxt＝()根据遮光板的宽度Δ。和测出的时间Δ，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度门的时间。tΔx很小，可以认为这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。Δ的宽度由于遮光板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0.1 s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。

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0.1 s，这样便记录了物体运动的时间。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交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则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 5

记录了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度的方法，两者都是一样的。

【典型例题】

【例题1】打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了( )

A．物体运动的时间

B．物体在不同时刻的位置

C．物体在不同时间内的位移

D．物体在不同时刻的速度

【答案】 AB

【针对练习1】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

【答案】ABD