1.4 实验：用打点计时器测速度ppt课件

1、,第一章 运动的描述,4 实验:用打点计时器测速度,中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？,新课导入,圭表,日晷,镂刻,天体仪,水运仪,浑仪,机械钟,石英钟,光电门,原子钟,一、实验目的,1.了解两种打点计时器的结构和工作原理。 2.会安装并使用打点计时器。 3.理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度。 4.明确速度时间图像的意义,掌握描点法画图像的方法,并画出该实验中的速度时间图像。,二、实验器材,电磁打点计时器(或电火花计时器)及纸带、刻度尺、电源、导线等。,三、实验原理,两种打点计时器的原理构造,1、电磁打点计时器,1.参数 使用交流电源（学

2、生电源）； 工作电压在 6V以下 电源的频率 50Hz； 每隔 0.02s 打一个点（周期）,2.构造 接线柱、线圈、永久磁铁、振片、振针、限位孔、定位轴 、复写纸等。,3.原理 被交变电场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。,2、电火花计时器,1.参数 使用交流电源工作电压220V；电源的频率 50Hz 每隔 0.02s 打一个点（周期）,2.构造 电源插头、脉冲输出开关、正负脉冲输出、放电针、墨粉纸盘、纸盘轴,3.原理 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，蒸发墨粉落在纸带上,尖端放电,两种打点计时器的比较,1. 测时间（直接测出，电源频率

3、 50 Hz，每隔 0.02 s秒打一个点）。 2. 测位移（直接测出）。 3. 测纸带的速度（间接测出），研究物体的运动。 4.分析纸带 研究物体运动,打点计时器的作用,1、练习使用打点计时器,(1)把打点计时器固定在桌子上,了解它的结构。 (2)按照说明把纸带装好。 (3)接通电源,用手水平地拖动纸带,纸带就打出一行小点,随后立即关闭电源。 (4)取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出若干点。将数出的点数n及这些点划分出来的间隔数填入表中。并据此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间t,将结果填入表中。 (5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x,并填入表中。 (6)根据纸带从第

4、一个点到第n个点的运动时间t和第一个点到第n个点的距离x。,四、实验步骤,2、用打点计时器测量瞬时速度,（1）测平均速度：,方法：先取计数点0，1，2，3，4用刻度尺量出计数点间的距离（位移）x，计入表格，同时记下对应的时间t，然后根据公式算出平均速度。,当t无限小的时候，两点间的平均速度近似等于两点间某点的瞬时速度，故用两点间的平均速度代替两点间某点的瞬时速度。,（2）测瞬时速度：,四、数据处理,用图象表示速度,(1)v-t图像的画法:用横轴表示时间t,纵轴表示速度v,建立 直角坐标系。根据测量的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,即得到如图所示的v-t图像。 (2)v-

5、t图像的意义:v-t图像非常直观地表示速度随时间变化的情况,它不是物体运动的轨迹。 (3)图像法是处理实验数据的常用方法。运用图像处理数据有许多优点,如可以使物理规律直观易懂,可以减小误差,可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数据等。,一、实验注意事项 1.正确安装复写纸,调节复写纸位置,使纸带从复写纸圆片下穿过。 2.将计时器接入50 Hz交流电源,电磁打点计时器应从交流4 V开始,观察振片振动情况,若振幅较小,再升高电压至6 V。 3.接通电源,计时器工作,待12 s后再拖动纸带打出点迹。观察点迹是否清晰,打完点后,立即关闭电源(打点计时器是按间歇工作设计的,避免线圈过热而损坏)

6、。 4.在纸带上打不出点或点迹颜色过淡的情况下,纠正的方法有三种:电源电压较低,可适当调高;调整复写纸位置或更换复写纸;调整打点计时器的振针高度。 5.画v-t图像时,横轴与纵轴单位长度的确定要根据实验数据的最大值、最小值合理选取,使描绘的图像能充满坐标平面的大部分空间。 6.画v-t图像时,不可以用折线将坐标系中所描绘的点进行连接,而应用一条平滑曲线来“拟合”坐标系中所描出的点。这样,曲线反映的规律才更接近真实情况。,二、误差分析 1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度带来系统误差。为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度。 2.分段测量计数点间的位移x带来误差。为减小此误差,

7、应一次性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。,【例题1】 (多选)使用打点计时器时应注意() A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面 B.使用打点计时器时应先接通电源,再拉动纸带 C.使用打点计时器拉动纸带时,拉动的方向应与限位孔平行 D.打点计时器只能连续工作较短时间,打点之后要立即关闭电源,典例精析,解析:电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不用复写纸,故A错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确;为减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连续工作,故D正确。

8、,BCD,【例题2】在用打点计时器(电源频率为50 Hz)研究物体做初速度为零的直线运动的某次实验中,纸带的记录如图所示,图中前几个点模糊,因此从A点开始每5个点取一个计数点,试根据纸带求解以下问题: (1)纸带的哪一端与物体相连? (2)相邻计数点间的时间间隔是多少? (3)BD段对应的平均速度是多大? (4)打C点时瞬时速度的大小是多少?,解析:(1)由物体的初速度为零,可判断纸带左端与物体相连。 (2)由交流电源频率为50 Hz知,相邻计时点间的时间间隔为0.02 s,每5个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔t=5T=0.1 s。 (3)由纸带可知xBD=(49.60-12.38) c

9、m=0.372 2 m。tBD=2t=0.2 s 由平均速度公式得 = = 0.372 2 0.2 m/s=1.861 m/s。 (4)C点瞬时速度近似等于BD段的平均速度,故vC=1.861 m/s。,【例题3】 一条利用打点计时器打出的纸带如图所示,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点未画出,各计数点到0的距离如图所示。求出打计数点1、2、3、4、5时对应的纸带的瞬时速度并画出速度时间图像。,解析:1点是0、2间的中间时刻,求出0、2间的平均速度即可认为是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

10、间图像。注意相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,即v1=0.195 m/s,v2=0.40 m/s,v3=0.61 m/s, v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s。 横坐标表示时间,纵坐标表示速度, 建立直角坐标系。根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点,然后用平滑的曲线连接各点得到速度时间图像如图所示。,课堂达标,1关于打点计时器，下列说法正确的是 A火花式计时器用的是直流电源，电磁式计时器用的是交流电 B火花式计时器和电磁式计时器所用电源的频率都是50赫兹 C火花式计时器用电电压是6 V以下，电磁式计时器用电电压是220 V D火花式和电磁式计时器的打点间隔时间都是0.02秒,

11、BD,【解析】A、火花式计时器和电磁式计时器所用电源都是交流电，故A错误；B、火花式计时器和电磁式计时器所用电源的频率都是50赫兹，故B正确；C、火花式计时器用电电压是220 V，电磁式计时器用电电压是6 V以下，故C错误；D、火花式和电磁式计时器的打点间隔时间都是0.02秒，故D正确。,2. 某同学做“用打点计时器测速度”的实验，下列说法正确的是 A电磁打点计时器使用的是直流电源 B当电源频率是50 Hz时，打点计时器每隔0.02 s打一个点 C如果纸带上打出的点迹不均匀，则点迹密集的地方表示速度较大 D利用打出的一条纸带画出的速度图像如图所示，由图像可看出物体做匀速直线运动,B,2.在“匀变速直线运动规律”的实验中，某同学打出了一条纸带。已知实验中使用的电源频率是50 Hz，他按打点的先后顺序，从比较清晰的点起，每五个点取一个计数点，分别标为O、A、B、C、D，如图所示，则： （1）相邻两计数点间的时间间隔为_s。 （2）打C点时的瞬时速度大小为_m/s。（结果保留两位小数）,【解析】（1）频率为50 Hz，每隔0.02 s打一个点，由于每五个点取作一个计数点，可知相邻两计数点间的时间间隔为0.10 s。 （2）打C点的速度,0. 10,0. 38,T,谢谢观看,HANK YOU!,