第四节　实验：用打点计时器测速度

课标定位 学习目标：1.学会使用打点计时器． 2．学会利用打出的纸带求瞬时速度． 3．能通过纸带上点的位置关系分析物体的运动情况． 4．会用图象表示速度随时间变化的规律． 重点难点：1.打点计时器的正确使用． 2．掌握测速度的方法．

课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第四节 　实验 ：用打点计时器测速度 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练

1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法． 2．会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据． 课前自主学案 【实验目的】 1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法． 2．会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据．

【实验原理】 1．打点计时器的原理及使用 电火花计时器 电磁打点计时器 结构 图示

电火花计时器 电磁打点计时器 工作 电压 220 V交流电 6 V交流电 打点 方式 周期性产生电火花 振针周期性上下振动 周期 0.02 s 记录 信息 位移、时间

图1－4－1

计算出的平均速度会更接近C点的瞬时速度，然而两点距离过小，测量误差就会增大，所以两点间位移太大或太小都不合适，应该根据实际情况选取合适的两个点，一般选取距C点最近的两个点来求两点间的平均速度．

【实验器材】 　打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸． 【实验步骤】 1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面． 2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上．

7．把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D…作为“计数点”，如图1－4－2所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3….

核心要点突破

把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速直线运动. 位置 A B C D E F (xn＋xn＋1)/(m) v/(m·s－1)

2．利用v－t图象分析物体的运动 (1)v－t图象的作法 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1－4－3所示的v－t图象． (2)v－t图象的意义v－t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹． 图1－4－3

(3)匀速直线运动的v－t图象 ①匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线，如图1－4－4所示，直线a、b分别表示va＝4 m/s，vb＝8 m/s. 图1－4－4

②从匀速直线运动的v－t图象中不仅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根据位移公式x＝vt，在v－t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图1－4－5中画斜线的部分．

(4)图象法是处理实验数据的常用方法．运用图象处理数据有许多优点，如可以使物理规律直观易懂，可以减小偶然误差，可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数值等． 二、误差分析 1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度．

2．分段测量计数点间的位移x带来误差．减小此误差的方法是一次测量完成，即一次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． 3．计数点间的时间Δt搞错．计数点间涉及到n个打印点，计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0.02 s．而非Δt＝n×0.02 s. 4．作v－t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差．

三、注意事项 1．实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象． 2．使用计时器打点时，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．

5．使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度． 6．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． 7．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(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．

课堂互动讲练 打点计时器的使用 类型一 电磁打点计时器的工作电压是________，电火花计时器的工作电压是________，当电源频率是50 Hz时，它们每隔________s打一次点．使用电磁打点计时器时，纸带应穿过________，复写纸要放在纸带的__________面；打点时应先________，稳定后，再让纸带运动． 例1

【精讲精析】 打点计时器分为两种，电磁打点计时器使用低压交流电源，而电火花计时器使用220 V交流电，电源频率为50 Hz时，每隔0 【精讲精析】　打点计时器分为两种，电磁打点计时器使用低压交流电源，而电火花计时器使用220 V交流电，电源频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一个点，电磁打点计时器靠振针和复写纸打点，纸带应穿过限位孔，放在复写纸下面，拉动纸带前，应先接通电源． 【答案】　6 V以下　220 V　0.02　限位孔　上　接通电源 【方法总结】　两种计时器的区别：(1)工作电压不同；(2)工作原理不同；(3)打点方式不同．

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路 对实验操作及步骤的考查 类型二 (2011年杭州高一检测)在用打点计时器研究小车在重物牵引下运动的实验中，某同学有如下操作步骤，其中错误的步骤是____________________，有遗漏内容的步骤是________________． A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，松开纸带后再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码 例1

D．取下纸带 E．放手，使小车在平板上运动 F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 将以上步骤完善后合理的序号排列为____________． 【精讲精析】　合理的步骤如下： B．将打点计时器固定在平板上没有滑轮的一端，并接好电路

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮下面悬挂适当的钩码 A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，接通电源 E．放手，使小车在平板上运动 D．断开电源，取下纸带 【答案】　AB　D　BFCAED 【方法总结】　学会打点计时器的使用是本节的一个重要内容，打点计时器的使用步骤是要严格遵守的，不能混乱．

实验数据的处理 类型三 (2011年莆田高一检测)如图1－4－6所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依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(f＝50 Hz)． 例3 图1－4－6

(1)根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中. 位置 1 2 3 4 5 v/m·s－1 (2)根据(1)中表格，在图1－4－7中画出小车的速度－时间图象，并说明小车速度变化特点． 图1－4－7 【思路点拨】　求某点的速度时，我们用相邻两点间的平均速度代替．

将数值填入表格如下 位置 1 2 3 4 5 v/m·s－1 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (2)描点并连线得小车的速度－时间图象 由图象可见，小车速度均匀减小． 图1－4－8

【答案】　见精讲精析 【方法总结】　在以后的学习中，将会证明：用一段时间内的平均速度可以代表该段时间中间时刻的瞬时速度．