高中物理 1.4 实验 用打点计时器测速度教学设计1 新人教版必修1

第4节实验：用打点计时器测速度1．（多选）关于测量，下列说法正确的是A．测量长度要有估计数字，估计数字的位数越多，误差就越小B．在记录测量结果时，只写数值，不写单位是毫无意义的C．记录测量的结果，所用单位不同时，不会影响测量结果的准确程度D．为了减小误差，进行任何一个测量，都要采取多次测量求平均值的方法【答案】BCD2．打点计时器是中学研究物体运动时常用的实验器材，常见的有电磁打点计时器和电火花计时器两种。

关于电磁打点计时器和电火花计时器，下列说法中正确的是A．电磁打点计时器使用交流电源，电火花计时器使用直流电源B．它们都是使用10 V以下的交流电源C．使用它们计时时，必须先拉动纸带，再立即接通电源D．电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，所以实验误差也较小【答案】D【解析】电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源，A错误；电磁打点计时器使用4~6 V交流电源，电火花计时器使用220 V交流电源，B错误；使用电磁打点计时器或电火花计时器都应该先接通电源，待打点稳定后，再拉动纸带，C错误；电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力较小，误差较小，D正确。

3．（多选）某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能原因是A．复写纸放反 B．使用了直流电源C．振针过短 D．纸带运动过快【答案】ABC【解析】如果复写纸放反，就不会在纸带上打下点，A正确；打点计时器使用的是交流电源，若打点计时器接在直流电源上，打点计时器的振针不振动，不打点，B正确；振针过短，振针振动时不能接触纸带，即不会在纸带上打下点，C 正确；纸带运动过快，仍然会在纸带上打下点，相邻的两个点的距离会较大，D 错误。

4．（多选）当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕的说法正确的是A ．点痕记录了物体运动的时间B ．点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C ．点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D ．点痕在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况【答案】ABD【解析】打点计时器打下的点记录了物体的位置，而点的个数又记录了物体运动的时间，点间的距离记录了物体运动的位移，故可反映物体的运动情况，ABD 正确，C 错误。

1.4实验：用打点计时器测速度学案.知识要点:1. 学习使用打点计时器。

2. 学会使用打点计时器测平均速度。

体会测瞬时速度的方法。

在实验过程中，掌握正确的方法，结果要符合实验事实。

二.要点预习：（一）实验目的用打点计时器测速度（二）实验器材电磁打点计时器（或电火花计时器），木板，___________ , __________ , ________导线。

（三）实验原理1. 电磁打点计时器电磁打点计时器的构造如图所示，包含底座、接线柱、线圈、振片、振针、永久磁铁、限位孔、定位轴等部件。

电磁打点计时器是一种使用的计时仪器，工作电压为，当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，振针也就跟着上下振动。

如果电源的频率为50Hz,振针就会通过复写纸每隔__________________ 在纸带上打出一个小点。

2. 电火花计时器电火花计时器的构造如图甲所示，包含电源插头、条、纸盘轴、墨粉纸盘等部件。

脉冲输出插座、脉冲输出开关、压纸限位孔接线柱定忡轴使用时，_________ 套在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间，接通 ______________ 交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生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。

当电源的频率是50Hz时，每隔____________ 在纸带上打一个点。

电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。

打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。

3. 练习使用打点计时器把打点计时器固定在桌子上，然后把纸带装好，先启动 __________ ，然后用手水平纸带，纸带上打出一行小点，然后立即______________ 电源。

4. 用打点计时器测瞬时速度用打过点的纸带，如图。

根据量出的A、D间的距离X和时间间隔At，算出A、D间Xv =的平均速度厶t。

. 高中物理：实验用打点计时器测速度教学设计一、教材分析物理学是一门以实验为基础的自然科学.本节课为实验课,目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法,测定物体牵引纸带的速度,并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系.根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法,让学生用求平均速度的方法,粗略表示物体运动的瞬时速度.教材这样处理更进一步加深了上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解.当然这种用平均速度代替瞬时速度的方法,在匀变速直线运动中有它的准确性,这要在下一章中学习,在此可不必要向学生介绍这种结论性的知识,以免冲淡学习重点,加重学生负担.本节课旨在让学生学到科学实验中探究的方法,而不是注重探究的结果多么完美,所以千万不能让学生养成不尊重实验事实、拼凑实验结果的习惯.要让学生在亲身体验描点法作图象的思想方法,向学生讲清图象的横、纵坐标,描点法,图象的物理意义.要充分发挥学生的主观能动性,让学生积极参与.教师要补充一些更为典型的、学生非常熟悉的、不一定是物理方面的图象,要突出图象的直观性,使学生对图象的作用有更多、更深入的了解,为本节建立物理图象来分析、寻找物体运动的规律打下基础.二、教学目标知识与技能1.了解打点计时器的计时原理,理解纸带中包含的物体运动的信息（时间、位移）.2.会安装并使用打点计时器,理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度.3.明确速度—时间图象的物理意义,描点法画图象的方法,并画出该实验中的速度—时间图象,能从图象中获取有用的信息.过程与方法1.通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力.2.通过实验得出物体的运动信息,用数学方法表述出来.培养学生获取信息、处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.3.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工具在物理发展中的作用.4.体验实验中理性思维的重要,既要动手,更要动脑.5.经历科学探究过程,认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物体运动.情感态度与价值观1.感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于生活实际的意识.2.经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥妙.3.体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.4.培养学生合作与交流的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯.三、教学重点1.学会使用打点计时器.2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度.3.会用描点法描绘物体的速度—时间图象,并从中获取物理信息.四、教学难点处理纸带的方法,用描点法画图象的能力.五、教学过程［新课导入］测定物体的速度并不是一件很容易的事情,特别是当物体的运动速度在不停变化时,测定某时刻的速度更是比较困难的,如上下飞舞的蝴蝶,要确定它某一时刻的速度是很困难的.我们现在只研究直线运动的速度的测量问题.当物体沿直线运动时,其位移在不断变化,要研究物体的运动,我们首先要准确记录物体运动的信息.直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的,我们在测量时可以尝试通过测量物体运动的时间和位移,再经过计算或作图来判断物体的运动情况.在实验中,我们可以使用秒表和尺子,直接测量物体运动的时间和位移,但当物体运动速度太快时,采用这种方法的测量误差较大.打点计时器就是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器,我们可以通过测量位移和时间来计算物体运动的速度以及速度的变化快慢.［新课教学］师：在以上的活动中,同学们认识到了打点和漏沙可以体现物体运动的快慢.今天我们就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法,并用图象把这些速度形象地表示出来.一、电磁打点计时器教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书,明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,工作电压为4 V～6 V.当电源的频率是50 Hz时,它每隔0.02 s打一次点.通电以前,把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面.当接通电源时,线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中.由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的磁场作用下,振动片将上下振动,其振动周期与线圈中的电流变化周期一致,即为0.02 s.位于振片一端的振针就跟着上下振动起来.这时,如果纸带运动,振针就在纸带上打出一系列小点.【交流与讨论】电磁打点计时器使用低压交流电源工作,大家想一想能不能使用直流电源,为什么？生：工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向,从而促使振动片上下振动,并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致.若使用50 Hz的交流电,打点的时间间隔为0.02 s.这个值正好是电源频率的倒数.二、电火花计时器教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书,明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.电火花计时器电火花计时器它可以代替电磁打点计时器使用使用时电源插头直接插在交流220 V插座内,将裁成圆片（直径约38 mm）的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上,将剪切整齐的两条普通有光白纸带（20 mm×700 mm）从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过,并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间.这样当两条纸带运动时,也能带动墨粉纸盘运动,当按下脉冲输出开关时,放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度.也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带（位于下面）做实验,还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；墨粉纸可以使用比较长的时间,一条白纸带也可以重复使用,应注意降低实验成本.【交流与讨论】从原理上考虑,电火花计时器跟电磁打点计时器相比,哪个更好些,误差可能会更小？生：电火花计时器可能会更好些,因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.教师评论并系统总结.师：电火花计时器使用中运动阻力极小,这种极小阻力来自于纸带运动的本身,而不是打点产生的,因而系统误差小,计时精度与交流电源频率的稳定程度一致（脉冲周期不大于50 μs,这一方面也远优于电磁打点计时器）,同时它的操作简易,使用安全可靠（脉冲放电电流平均值不大于5 μA）.师：打点计时器能记录哪些信息？生：时间和位移.下面的时间交给学生自主探究.三、练习使用打点计时器学生自主阅读教材中的实验步骤提示.指导学生动手练习使用打点计时器,并引导学生思考：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的,怎样将纸带上的点变成相关的数据？【交流与讨论】师：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？生：测出两个点间的距离,数一下这两个点间共有多少个时间间隔,即有多少个0.02 s,用这个总距离去除以所需用的时间.【课堂训练】出示题目：四、用打点计时器测量瞬时速度思想方法：用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点,这种描述方法越准确.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,应该根据实际情况选取这两个点.学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法,选择合适的计数点,测量包含这个点的一段时间内的位移Δx,同时记录对应的时间Δt,填入设计好的表1中.【课堂训练】出示题目：计算图中几个点的瞬时速度五、用图象表示速度师：刚才我们从上表中的数据可以粗略看出我们自己手拉纸带运动的速度变化情况,图象是表示变化规律的好方法,我们可以用图象来描述物体的速度变化情况,那么怎样用图象来表示物体运动的速度呢？请同学们先看课文并回答.生：在方格纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体运动的速度,用横坐标表示时间,根据表中各时刻的速度,将（v,t）作为一组坐标在图象中描点,将点连线后得出的图象称为速度—时间图象（v-t图象）,简称速度图象.学生具体操作描点.师：我们从根据实测数据所描的点,可以从这些点的走向大致看出纸带速度的变化规律.师：为了更清晰,你可以把这些点用折线连起来.在老师的提示和帮助下连线.师：速度的实际变化应该是比较平滑的,所以,如果用一条平滑的曲线来“拟合”这些点,曲线反映的规律应该与实际情况更接近.指导学生换用红色笔用平滑的线将刚才描过的点再重新描画一遍.师：我们现在来观察图象,可以更形象直观地显示自己手拉纸带的运动情况.六、课堂小结电磁打点计时器和电火花计时器都是记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器.v－t图象：表示做直线运动物体的速度随时间变化的规律.某段时间图线与时间轴围成的面积值表示该段时间内物体通过的位移大小.形状一样的图线,在不同图象中所表示的物理规律不同.。

Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.1.4 实验：用打点计时器测速度 学案（人教版必修1）1．电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内发生的位移的计时仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6_V 以下，当电源的频率是50Hz 时，它每隔0.02_s 打一个点，通电前把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，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．如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移．2．电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较小，实验误差也就比较小．3．用打点计时器测量瞬时速度时是利用了平均速度的公式v ＝ΔxΔt，当Δt 或Δx 较小时，用这个平均速度代表纸带经过某点的瞬时速度．4．速度—时间图象(v －t 图象)：用来描述速度随时间变化关系的图象.一、练习使用打点计时器 [问题情境] 1．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．(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点．(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n 个点，那么n 个点的间隔数为n －1个，则纸带的运动时间Δt ＝(n －1)×0.02 s.(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx .(6)利用公式v ＝ΔxΔt 计算出纸带在这段时间内的平均速度．2．误差分析：(1)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． (2)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集．(3)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．(4)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．3．数据处理：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所示，依次测出O 到A 、A 到B 、B 到C 、…之间的距离x 1、x 2、x 3、….图1打点计时器打点的周期为T ，则A 、B 、C 、D 、…各点的瞬时速度分别为：v A ＝x1＋x22T 、v B ＝x2＋x32T 、v C ＝x3＋x42T、v D ＝x4＋x52T、….把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动.位置A B C D E F (x n ＋x n ＋1)/m v /(m/s)[问题延伸]在使用打点计时器时，纸带上出现下列情况各是什么原因造成的？应如何调节？ (1)打点不清晰(不打点)． (2)打出的是短线，而不是点． 答案现象原因调节的方法打点不清晰1.振针过高2.电压太低，振幅小3.复写纸用得太久1.把振针适当调低2.适当调高电压3.换新的复写纸 打的不是点，是短线1.振针过低2.所加电压太高，振幅过大1.把振针适当调高一些2.适当调低电压二、用图象表示速度[问题情境]许多变化过程可以用图象来表示，如气温的变化、股票的涨跌等，用这种形式表示变化过程有什么优点？ 答案 图象法是揭示变化规律的好方法，可以形象直观地反映变化规律． [要点提炼]1．v －t 图象：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2所示的v －t 图象．图22．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． 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3所示，直线a 、b 分别表示v a ＝4 m/s ，v b ＝8 m/s.图3(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 ＝v t ，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4中画斜线的部分．图4[问题延伸]你能根据v－t图象判断物体的运动情况吗？图5是一个物体运动的v－t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的．图5(1)物体从静止开始运动还是具有一定的初速度？(2)速度的大小是否变化？怎样变化？(3)运动方向是否变化？答案(1)有初速度．(2)变化；速度先变大然后保持不变，再变小，最后反向增大．(3)方向变化．例1 当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹．下列关于纸带上点迹的说法中正确的是( ) A．点迹记录了物体运动的时间B．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况解析从打点计时器的用途出发对选项进行筛选．打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状．答案ABD变式训练1如图6所示是一同学利用打点计时器打出的一条纸带，纸带上打出的不是圆点，而是如图所示的一些短线，这可能是因为( )图6A．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．打点针压得过紧答案 D解析当振针距离复写纸片间隙过小，每一个打点周期内就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上，这样就成了一段一段的小线段．A选项造成的后果是打点计时器不工作，B选项造成的后果是打点计时器工作不稳定，C选项造成各点间距忽大忽小，故D选项正确．例2如图7所示是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC 段、CD段和DE段的平均速度的大小，并判断物体运动的性质．图7解析通过数相邻计数点间的间隔个数，找出每段的时间，然后利用平均速度公式v ＝ΔxΔt进行计算．v AB＝Δx1Δt1＝1.905×0.02cm/s＝19 cm/s＝0.19 m/s，v BC＝Δx2Δt3＝2.402×0.02cm/s＝60 cm/s＝0.60 m/s，v CD＝Δx3Δt3＝1.200.02cm/s＝60 cm/s＝0.60 m/s，v DE＝Δx4Δt4＝2.382×0.02cm/s＝59.5 cm/s＝0.595 m/s.由以上计算结果可知，在误差允许的范围内，物体先加速运动后匀速运动．变式训练2 如图8所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为____ m/s，在A、D 间的平均速度为____ m/s，B点的瞬时速度更接近于______ m/s.图8答案0.35 0.43 0.35解析由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02 s，AC间的距离为14 mm＝0.014 m，AD间的距离为26 mm＝0.026 m.由公式v＝ΔxΔt得，v AC＝0.0142×0.02m/s＝0.35 m/s，v AD＝0.0263×0.02m/s≈0.43 m/s.B点的瞬时速度更接近于0.35 m/s.(由A到D，纸带运动速度在变大)【效果评估】1．接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的先后关系应当是( )A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源C．释放纸带的同时接通电源D．先接通电源或先释放纸带都可以答案 A2．打点计时器打出的纸带( )A．能准确地求出某点的瞬时速度B．只能粗略地求出某点的瞬时速度C．能准确地求出某段时间内的平均速度D．可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度答案BC3.图9为一条纸带打上点后的情况，已知A、B、C、D四个点中，A点最先打出，D点最后打出，由图可知，A→. B阶段纸带做______运动，B→C阶段很接近______运动，C→D阶段则做______运动，A→B、B→C和C→D三个阶段中的平均速度大小依次为__ ____ m/s、______ m/s和______ m/s.已知交流电源的频率为50 Hz.图9答案加速匀速减速 1.8 5 5.25 254．图10是某质点做直线运动的v－t图象，试回答：图10(1)AB、BC、CD段质点分别做什么运动？(2)质点在2 s末的速度多大？答案(1)AB段表示质点做加速运动；BC段表示质点做匀速运动；CD段表示质点做减速运动．(2)质点在2s末的速度是7.5 m/s.解析根据v－t图象可知在AB段速度随时间不断增加，所以AB段表示质点做加速运动；在BC段速度不随时间而变化，所以BC段表示质点做匀速运动；在CD段速度随时间不断减少，所以CD段表示质点做减速运动．质点在2 s末的速度由v－t图象可知是7.5 m/s.。

实验：用打点计时器测速度重/难点重点：1．学会使用打点计时器。

2．能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

3．会用描点法描绘物体的速度一时间图象，并从中获取物理信息。

难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力。

重/难点分析重点分析：电磁打点计时器靠电磁带动探针振动通过复写纸打点。

电火花计时器靠产生电火花放电蒸发墨粉打点。

要注意使用方法和领悟注意事项。

通过纸带用包含某点在内的一段时间内的平均速度粗略表示该点的瞬时速度。

速度时间图象：以时间为横轴，速度为纵轴，描点连线作图象。

难点分析：为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。

以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后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。

突破策略一、电磁打点计时器电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4 V～6 V。

当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。

通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。

当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制成)磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。

由于振动片的磁极随着电流方向的改变面不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化局期一致，即为0.02s。

位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列小点。

二、电火花计时器使用时电源插头直接插在交流220V插座内，将裁成圆片(直径约38mm)的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带(20mmX700mm)从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间。

这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度。

第4节 实验：用打点计时器测速度【教学目标】： (一)知识目标：1．了解电磁打点计时器、电火花打点计时器的基本结构，理解其基本工作原理。

2．经历使用打点计时器的过程，能正确、熟练使用打点计时器。

3．理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。

4．能运用实验数据描绘t v -图象，并会根据画出的图象描绘物体运动速度的变化特点。

(二)能力目标：1．通过练习使用打点计时器，培养学生实验动手能力。

2．培养利用表格法记录数据的能力。

3. 通过画t v -图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。

(三)德育目标：1．经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。

2．培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

【教学重点】：1．打点计时器的使用。

2．由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3．画物体的速度—时间图象。

【教学难点】：1．对纸带数据的处理。

2．画图象的方法。

【教学方法】：实验探究、讲授、讨论 【教学用具】：多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸 【教学过程】： （引入）第一课时同学们，通过前面几节的学习，我们建立了描述运动的几个基本物理概念，其中速度是描述物体运动快慢的物理量：1、你能列举一些测量速度的仪器吗？（传感器、光电门、测速仪）2、通过对速度的学习，你认为这些仪器测速的基本原理是什么？（根据t xv ∆∆=，只要测出位移和相应的时间，就可以计算出速度）过渡：今天这节课我们一起来学习如何使用打点计时器测速度 （新课）一、两种常见的打点计时器首先我们来认识下打点计时器：投影打点计数器的图片，请问他们的名称是？电磁打点计时器电火花打点计时器学生阅读课本P19-20页回答两者的工作原理原理、工作电压、作用电磁打点计时器电火花打点计时器工作原理电磁作用下振针振动打点脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电工作电压交流、6V以下交流、220V功能是一种计时仪器过渡提问：这一节标题是《用打点计时器测速度》，那究竟怎么测量呢？给出情景：手拉纸带（1）记录运动时间(电源频率50Hz，每隔___秒打一个点)（2）记录物体在不同时刻的位置（3）研究纸带→研究物体运动规律过渡：打点计时器是高中物理实验中常用仪器，用它进行实验前我们应该事先熟悉它的使用方法二、练习使用打点计时器1.使用方法：（1）固定计时器（2）安装纸带（3）启动电源，手拉纸带，随后立即断开电源（4）取下纸带实验：用打点计时器测量手拉纸带速度思考与讨论：1、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2、怎样根据纸带上的点迹计算纸带E点的瞬时速度？板演：过渡：下面测量下你自己用手拉纸带的速度。

实验：用打点计时器测速度限时：45分钟一、单项选择题1．在“用打点计时器测速度〞的实验中，根据打出点的纸带判断运动是匀速直线运动还是变速直线运动时( D )A．应通过测量纸带表示的运动的全路程来判断B．必须通过计算任意两点间的平均速度来判断C．必须通过计算全程的平均速度来判断D．可以通过测量每相邻两点间的距离，看是否都相等来判断解析：判断是否为匀速直线运动，就是比拟在任意相等时间内通过的位移是否相等(在实验误差允许范围内)，假设相等如此是匀速直线运动，假设不相等如此不是匀速直线运动，选项D中，相邻两点间的时间相等，因此D正确；不必测量全路程，A错误；也没必要计算全程的平均速度或任意两点间的平均速度，B、C错误．2．质点做直线运动的v－t图象如下列图，表示质点做匀速直线运动的是( A )解析：匀速直线运动的速度大小、方向都不变，A对，B、C、D都错．3．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( B )解析：在一样的时间内发生的位移一样，物体做匀速直线运动，而打点计时器每隔一定时间打一个点，时间间隔一样，假设做匀速直线运动，其点与点之间的间距应一样，由此可知B正确．4．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如下列图，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，如下几种方法中最准确的是( D )A.AGΔt1＝v D，Δt1＝0.14 s B.BEΔt2＝v D，Δt2＝0.06 sC.CEΔt3＝v D，Δt3＝0.1 s D.CEΔt4＝v D，Δt4＝0.04 s解析：求D点的瞬时速度，最准确的应是包含该点与该点相邻的两点之间的平均速度．C 错在时间间隔上，CE间的时间间隔应为0.04 s.二、多项选择题5．在练习使用打点计时器实验中，用“图象法〞处理实验数据时，为了减小误差( BD )A．应使纵、横坐标每单位长度表示的数值大一些B．应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些C．为使图线通过每个实验数据点，应使图线画成折线D．应使图线画成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线两侧，对于个别离线较远的点可以舍去解析：用“图象法〞处理实验数据时，纵、横坐标每单位长度表示的数值越小，图上数据点间的距离越大，测量误差越小，选项B正确，A错误；根据数据点描图时，应使图线画成直线或光滑曲线，并且让实验数据点大致均匀分布在图线两侧，对于个别离线较远的点可以舍去，不能将图线画成折线，选项D正确，C错误．6．在“研究匀变速直线运动〞的实验中，如下方法有助于减少实验误差的是( ACD ) A．选取计数点，把每打5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．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一局部进展测量、计算D．适当增加挂在细绳下钩码的个数解析：选取的计数点间隔较大，在用直尺测量这些计数点间的间隔时，在测量绝对误差根本一样的情况下，相对误差较小，因此A项正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故B错，D对；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，因此C项正确．7．如下列图为某次实验中打出的一条纸带，图中O为小车运动的起始点，O点到A点之间点迹密集且有局部点不清晰．A、B、C、D、E、F、G为所选取的计数点，相邻两个计数点之间有4个点未画出，电源频率为50 Hz，用毫米刻度尺测量可得( CD )A．从O点到F点运动的时间为6×0.1 sB．从O点到F点运动的时间为6×0.02 sC．从A点到F点运动的平均速度v AF＝x AF5×0.1 s＝x AF0.5 sD．通过测量x OG的长度，可知小车从O到G的位移大小解析：因OA之间所打点的情况未知，也就不能确定从O点到F点运动的时间，选项A、B错误；由题意，相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，如此从A点到F点运动的平均速度v AF＝x AF5×0.1 s＝x AF0.5 s，选项C正确；OG之间的长度，等于小车从O到G的位移大小，选项D正确．三、非选择题8．使用电火花打点计时器分析物体运动情况的实验中：(1)在如下根本步骤中，正确的排列顺序为ABDEC.A．把电火花打点计时器固定在桌子上B．安放纸带C．松开纸带让物体带着纸带运动D．接通220 V交流电源E．按下脉冲输出开关，进展打点(2)在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，还要检查墨粉纸盘是否夹在纸带之间． 解析：电火花打点计时器的特点是：打点是靠放电针和墨粉纸盘之间火花放电来实现的，故其操作步骤和电磁打点计时器是相仿的，墨粉纸盘应套在纸盘轴上，目的是使它可以转动，均匀地被利用．墨粉纸盘夹在两条白纸带之间，目的是使墨粉纸盘可以更好地转动．9．在“用打点计时器测速度〞的实验中，如图是一条记录小车运动情况的纸带，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 5个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接在220 V 、50 Hz 的交流电源上．(1)由纸带上的数据计算v B ＝1.38 m/s ，v C ＝2.64 m/s ，v D ＝3.90 m/s.(2)在如下列图坐标系中作出小车的v －t 图线(以打A 点时开始计时)．(此题计算结果均保存三位有效数字)答案：见解析解析：(1)由题意知，相邻两计数点间的时间为T ＝0.1 s.v B ＝x AC 2T ＝27.60×10－22×0.1m/s ＝1.38 m/s ； v C ＝x BD 2T ＝60.30－7.50×10－22×0.1m/s ＝2.64 m/s ； v D ＝x CE 2T ＝105.60－27.60×10－22×0.1m/s ＝3.90 m/s. (2)图象如下列图10．如下列图是某同学在做变速直线运动实验中获得的一条纸带．(1)打点计时器电源的频率为50 Hz ，如此纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02_s.(2)A 、B 、C 、D 是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A 、B 两点的间距x ＝0.63～0.67之间即可 cm ；C 点对应的速度是0.100 m/s(计算结果保存三位有效数字)．解析：(1)由周期和频率的关系T ＝1f可知：周期为0.02 s. (2)A 、B 间距为0.63～0.67 cm 之间，长度测量注意不要丢掉估读位，C 点瞬时速度等于B 、D 间的平均速度，v C ＝0.90＋1.10×10－22×0.02×5 m/s ＝0.100 m/s. 11．用接在50 Hz 交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况．某次实验中得到一条纸带，如下列图，从比拟清晰的点起，每五个计时点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、…，量得0与1两点间距离x 1＝30 mm,2与3两点间的距离x 2＝48 mm ，如此小车在0、1两点间平均速度为v 1＝0.3 m/s ，在2、3两点间的平均速度v 2＝0.48 m/s.据此可判定小车做加速(选填“加速〞“减速〞或“匀速〞)运动．解析：每五个计时点取一个计数点，如此相邻两个计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ，那么由平均速度的定义得v 1＝0.03 m 0.1 s ＝0.3 m/s ，v 2＝0.048 m 0.1 s＝0.48 m/s.从计算结果看小车运动的速度在增大，所以可以判断小车在做加速运动．12.如下列图为小球从某一高度处自由下落时，一兴趣小组的同学用频闪照相获得的轨迹的一局部，经测量：计数点1、2的间隔为7.71 cm,2、3的间隔为8.75 cm,3、4的间隔为9.80 cm,4、5的间隔为10.86 cm ，每次闪光的时间间隔为130s ，求小球运动到计数点3时的瞬时速度是多少？答案：2.782 5 m/s解析：根据某段时间内的平均速度可以“粗略〞地代表其中间时刻的瞬时速度的思想来计算．小球运动到计数点3时，其速度为v 3＝x 23＋x 342T ＝0.087 5＋0.098 02×130m/s ＝2.782 5 m/s. 13.用气垫导轨和数字计时器能更准确地测量物体的瞬时速度．如下列图，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为Δt 1＝0.29 s ，通过第二个光电门的时间为Δt 2＝0.11 s ，遮光板的宽度为3.0 cm ，分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小．答案：0.10 m/s 0.27 m/s解析：由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示．设遮光板的宽度为d ，如此经过第一个光电门的速度v 1＝d Δt 1＝3.0×10－20.29 m/s≈0.10 m/s，经过第二个光电门的速度v 2＝d Δt 2＝3.0×10－20.11m/s≈0.27 m/s.。

云南省德宏州潞西市芒市中学2014高中物理 1.4 实验用打点计时器测速度学案1 新人教版必修1一．学习目标1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理。

思考题1.电磁打点计时器与电火花大点计时器有何不同？2.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。

思考题2.根据纸带上的点，怎样求出纸带在各点间的平均速度？3.通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。

思考题3.根据纸带上的点，怎样求出纸带在各个时刻的速度？4.学会用图象表示速度变化规律的方法，理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。

思考题4.匀速直线运动在v-t图像中应该怎么表示？二、问题与例题问题1.怎样使用打点计时器？问题2.怎样使用打点计时器测瞬时速度？问题3.怎样用v-t图象表示速度随时间的变化情况？例题1.关于接通电源和释放纸带（物体）的次序，下列说法正确的是（）A．先接通电源，后释放纸带B．先释放纸带，后接通电源C．释放纸带同时接通电源D．先接通电源或先释放纸带都可以例题2.手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6个点的距离为18cm，则（）A．手运动的平均速度为0．03m/s B．手运动的平均速度为1．5m/sC．手运动的平均速度为1．8m/s D．手运动的平均速度为180m/s例题3.利用打点计时器打出的纸带（）A．能准确地求出某点的瞬时速度B．只能粗略地求出某点的瞬时速度C．能准确地求出某段时间内的平均速度D．可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度三、目标检测1．根据右图所示的打点计时器的构造图，指出各主要部件的名称。

①②③④⑤⑥⑦⑧⑨。

2．使用电磁打点计时器时，纸带应穿过，复写纸片应套在上，并要放在纸带的面，打点时应接通电源，释放纸带。

3．电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，振针每隔秒打一个点，现在使用打点计时器测定物体的速度，当电源频率低于50Hz时，仍然按50Hz 时的频率计算，则测出的速度数值将比物体的真实值。

1.4 实验：用打点计时器测速度★新课标要求（一）知识与技能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测量瞬时速度。

4、明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象。

（二）过程与方法1、通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。

2、通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。

3、通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。

4、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。

（三）情感、态度与价值观1、感觉打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。

2、经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。

3、培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

★教学重点1、打点计时器的使用。

2、由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3、画物体的速度—时间图象。

★教学难点1、对纸带数据的处理。

2、画图象的方法。

★教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，亲自动手实验，并讨论、交流学习成果。

★教学过程（一）课前活动教师活动：课前布置学生预习本节实验。

学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。

（二）进行新课1、对“打点计时器的认识”的学习教师活动：教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点部分学生活动：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。

教师活动：指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据。

学生活动：动手练习使用打点计时器，打出几条纸带，讨论怎样获取数据，并用列表格的形式把数据列出。

第4节实验：用打点计时器测速度三维目标知识与技能1.了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息（时间、位移）。

2.会安装并使用打点计时器，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。

3.明确速度—时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象，能从图象中获取有用的信息.过程与方法1.通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力.2.通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来.培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.3.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用..情感态度与价值观1.感受打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识.2.经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙.3.体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.教学重点：1.学会使用打点计时器.2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度.3.会用描点法描绘物体的速度—时间图象，并从中获取物理信息教学难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力教具准备：多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸课时安排：2课时教学过程：1.认识打点计时器电磁打点计时器（1）下图为电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称分别是：1、接线柱2、线圈3、永久磁铁4、振片5、振针6、限位孔7、定位轴8、复写纸9、纸带电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内发生位移的仪器，它使用低压交流电源，由学生电源供电，工作电压在 6伏以下，当电源的频率是50 Hz时，它每隔 0.02s 打一个点，通电前把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。

同桌的同合作，简易模拟打点计时器．．同桌两位同之间，一
引导生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原及使用方法．
原中是靠电流方向的改变改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周
：
练习使用打点计时器，并引导生思考：纸带上的点与
间．如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的思想方法用某段时间内的平均速度粗略代表这段
点在内的D 、F 两点问的位移△和时间△，算出纸带在这两点间的平均速度t
x v ∆∆=，用这个平均条纸带，用毫米刻度尺测出各点
那么由此可以算出纸带在A 间的平均速度为 间的平均速度为O42 ／；B 点的
，曲线反映的规律应该
速度从零迅速增大；中间阶段，这一阶段速度几乎不 (ABD )
D。

1.4实验：用打点计时器测速度导学案【学习目标】1.了解电火花计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会安装并使用打点计时器。

2.学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度和测量瞬时速度。

3.明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出实验中的速度—时间图象。

【导学过程】1.认识打点计时器（1)电磁打点计时器使用的是 (填直流或交流电),其工作电压为(2)我国交流电的频率为50Hz,使用这种电源时,每隔秒打一个点,即相邻两个点之间的时间间隔是 .（3）电火花计时器使用的是 (填直流或交流电),其工作电压为(4)电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较 ,实验误差也就比较。

2．操作步骤：①了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上，把纸带装好。

②启动电源，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。

取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，如果数出n个点, 这些点之间的间隔数为_______个，计算出纸带从第一个点到第n点的运动时间用t = _________ s。

③用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离Δχ。

利用公式υ=_________计算出纸带在这段时间内的平均速度。

【交流与讨论】为什么要先打开电源让打点计时器先工作1～2s再松手打纸带?可不可以先松手再打开打点计时器的电源?点迹不均匀代表作什么运动，点迹密集的地方速度大还是小？【典型例题1】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，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．瞬时速度 D．平均速度【导练】在练习使用电火花打点计时器的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，步骤顺序排列正确的是 ( )①把计时器上的电源插头插在交流220 V 电源插座上，按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点，随后立即关闭电源 ②把电火花计时器固定在桌子上③将纸带穿过打点计时器的限位孔，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间 ④用刻度尺测量纸带通过的距离Δx⑤取下纸带数一下纸带上共有多少个点，记为N ，则点子的间隔数为（N -1），纸带的运动时间为（N -1）⨯0.02 s⑥计算纸带运动的平均速度： v=Δx/Δt , 得出结果：A ．①②③④⑤⑥ B. ②③①④⑤⑥ C. ②③①⑤④⑥ D. ②①③⑤④⑥ 3.用打点计时器测量瞬时速度思想方法：用某段时间内的平均速度粗略代表这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点，这种描述方法越准确.示例：如图，测量出包括E 点在内的D 、F 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 =tx∆∆，用这个平均速度代表纸带经过E 点时的瞬时速度. tx∆∆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，应该根据实际情况选取这两个点. 学生根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移Δx ，同时记录对应的时间Δt ，根据v =tx∆∆算出各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度。

4 实验：用打点(dǎ diɑn)计时器测速度[学习目标] 1.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装(ānzhuāng)和使用.2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.3.会用图象表示速度随时间变化的规律．一、实验(shíyàn)原理和方法1．打点计时器的原理(yuánlǐ)及使用电火花计时器电磁打点计时器结构图示工作电压220 V交流电源 6 V以下交流电源打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动打点周期0.02 s0.02 s记录信息位置、时刻或位移、时间2.根据(gēnjù)纸带计算平均速度：根据v＝Δt可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的距离，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔．3．粗略计算瞬时速度：纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示．二、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．三、实验步骤1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面．3．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．4．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．如果共有n个点，那么用Δt ＝0.02×(n －1)s 计算出纸带的运动时间Δt .5．用刻度尺测量(cèliáng)一下打下这些点纸带通过的距离Δx ，利用(lìyòng)公式v ＝Δx Δt 计算纸带在这段时间内的平均速度(pínɡ jūn sù dù)．把测量和计算的结果填入表中． 实验 次数 点数n点划分 出的间 隔数n －1 运动时间 Δt /s 位移 Δx /m 平均速度 v /(m·s －1) 12四、数据处理1．用打点计时器测量(cèliáng)瞬时速度(1)选取(xuǎnqǔ)一条点迹清晰便于分析的纸带．(2)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T ＝0.1 s ．在纸带上用O 、A 、B 、C 、D 、…标出这些“计数点〞，如下图．依次测出OA 、AB 、BC 、CD 、…之间的距离x 1、x 2、x 3、x 4、….(3)A 、B 、C 、D 、…各点的瞬时速度分别为：v A ＝x 1＋x 22T 、v B ＝x 2＋x 32T 、v C ＝x 3＋x 42T 、v D ＝x 4＋x 52T、…. 2．用图象表示速度用横轴表示时间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，即得到如下图的v ­t 图象.五、误差分析1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差．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 会带来误差．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．作图时，描点、连线存在偶然误差．为减小误差，应选取(xuǎnqǔ)适宜的坐标单位，利用坐标纸作图．六、考前须知(xūzhī)1．如果(rúguǒ)在纸带上数出了n 个点，那么，它们(tā men)的间隔数是(n －1)个，它们(tā men)的时间间隔为(n －1)×0.02_s.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，以防打点点迹太密集．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．为了减小实验误差，计数点要每隔T ＝0.1 s 选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx 、Δt 应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即v ＝x n ＋x n ＋12T. 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点O 之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．8．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材.【例1】 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移．下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处．A ．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(选填“交流〞或“直流〞)电源的两个接线柱上．B ．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在________下面．C ．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx .D ．切断电源，取下纸带，如果共有n 个清晰的点，那么这段纸带记录的时间Δt ＝________________.E ．接通电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点．F ．利用公式v ＝Δx Δt计算纸带运动的平均速度． 实验步骤的合理顺序是________________．[解析] A 项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B 项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；D 项中纸带上记录的时间Δt ＝(n －1)×0.02s．合理的实验步骤为BAEDCF.[答案(dá àn)] 交流(jiāoliú) 限位孔 复写纸 (n －1)×0.02 s BAEDCF【例2】 某同学在“用打点(dǎ diɑn)计时器测速度〞的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点．相邻(xiānɡ lín)计数点间的距离如下图，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10 s ．(此题计算结果均保存3位有效数字)(1)在实验(shíyàn)中，使用打点计时器时应先________再______(均选填“释放纸带〞或“接通电源〞)．(2)每两个计数点间还有________个点没有标出．(3)试根据纸带上各个计数点间的距离，每隔0.10 s 测一次速度，计算出打下B 、C 、D 三个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下表． v B v C v D v E v F 数值(m·s －1) 0.640 0.721(4)将B 、C 、D 、E 、F 各个时刻的瞬时速度标在图直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．[解析] (1)在实验中，使用打点计时器时应先接通电源，再释放纸带．(2)每两个计数点间还有n ＝Δt ΔT －1＝0.1 s 0.02 s －1＝4个点没有标出． (3)v B ＝(3.62＋4.38)×10－22×0.1m/s ＝0.400 m/s ； v C ＝(5.20＋4.38)×10－22×0.1m/s ＝0.479 m/s ； v D ＝(5.20＋5.99)×10－22×0.1m/s≈0.560 m/s. (4)图线如下(rúxià)图：[答案(dá àn)](1)接通(jiē tōnɡ)电源释放纸带(2)4 (3)0.4000．479 0.560 (4)见解析(jiě xī)图图象(tú xiànɡ)法处理数据“三注意〞(1)建立坐标系时，坐标原点、坐标轴表示的物理量及单位都要标注清楚．(2)画速度—时间图象时，要用平滑的曲线将各个点连接起来，不能画折线．(3)标度的选取要适当，尽量让图象占据坐标系的大局部空间．1．关于打点计时器的使用，说法正确的选项是( )A．电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快C[电磁打点计时器使用的是6 V以下的交流电源，故A错误；实验过程中应先接通电源，后释放纸带，否那么纸带上留下的点太少，不利于数据的处理，故B错误；交流电源的频率越高，打点的时间间隔就越小，故C正确；纸带上打的点越密，说明相等的时间内物体运动的位移越小，说明物体运动得越慢，故D错误．]2．(多项选择)在“练习使用打点计时器〞的实验中，以下操作正确的选项是( ) A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车B．舍去纸带上开头比拟密集(mìjí)的点，然后选取计数点C．打点频率(pínlǜ)为50 Hz，假设每隔四个点取一个计数点，那么计数点之间的时间间隔为0.1 sD．实验中应使小车速度(sùdù)尽量小些ABC[为了提高纸带的利用率，在释放小车前，小车需靠近打点计时器，这样可以在纸带上打出尽量多的点，纸带上密集点测量时误差较大，故要舍去，然后选取后面清晰(qīngxī)的计数点，故A、B均正确；打点频率为50 Hz，每隔四个点取一个计数点，那么计数点之间的时间间隔为t＝5×0.02 s＝0.1 s，故C正确；如果实验时小车的速度过小，会导致纸带上的点比拟(bǐnǐ)密集，不利于选点和测量，故D错误．] 3．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如下图，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，以下几种方法中最准确的是( )A．v D＝AFΔt1，Δt1＝0.10 s B．v D＝BEΔt2，Δt2＝0.06 sC．v D＝CEΔt3，Δt3＝0.10 s D．v D＝CEΔt4，Δt4＝0.04 sD[求D点的瞬时速度，最准确的应是包含该点的最短的一段间隔的平均速度．题中间隔CE最好，选项A、B错误；选项C中时间间隔数据错误，CE间的时间间隔应为0.04 s，选项D正确，C错误．]4．电火花计时器通常的工作电压为________伏，实验室使用我国民用电时，每隔________秒打一次点；如下图纸带是某同学练习使用电火花计时器时得到的，纸带的左端先通过电火花计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的速度变化情况是________(选填“速度减小〞或“速度增大〞)．假设所用电源的频率为50 Hz，从打下A点到打下B点共14个点迹，历时________s.[解析]电火花计时器通常的工作电压为交流220伏，实验室使用我国民用电时，每隔0.02秒打一次点；相等时间内纸带右侧位移大于左侧位移，说明右侧的速度大于左侧的速度，即物体做速度增大的运动．又因从打下A点到打下B点共14个点迹，即A到B共有13个时间间隔，所以共用时t＝13×T＝0.26 s.[答案(dá àn)]交流(jiāoliú)2200.02 速度增大0.265．(1)电磁打点(dǎ diɑn)计时器使用的电源应是________(填“交流4～6 V〞或“交流220 V〞)，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，那么相邻两个计数点的时间间隔为________s.(2)在“练习使用打点计时器〞的实验(shíyàn)中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A，B，C…七个点进行研究，这七个点与刻度尺标度的对应情况(qíngkuàng)如下图．可求出A 点到D 点的距离是________cm.(3)由实验数据可得A 点到D 点的平均速度是______m/s ；B 点的瞬时速度是__________m/s.(结果保存2位有效数字)[解析] (1)电磁打点计时器使用的是4～6 V 的低压交流电，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，那么相邻两个计数点的时间间隔为T ＝5×150 s ＝0.1 s. (2)刻度尺为毫米刻度尺，分度值为1 mm ，故由题图可知，AD 之间的距离为4.10 cm.(3)由v ＝x t 可得AD 间的平均速度为v AD ＝x AD 3T ＝4.10×10－2 m 3×0.1 s＝0.14 m/s. 从图中可知AC 间的距离为2.50 cm ，用AC 间的平均速度可以较精确地表示B 点的瞬时速度，即B 点的瞬时速度是v B ＝x AC 2T ＝2.50×10－2 m 2×0.1 s＝0.13 m/s. [答案] (1)交流4～6 V 0.1 (2)4.10 (3)0.14 0.136．如下图是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一局部，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x 1＝5.18 cm ，1、2间的距离x 2＝4.40 cm,2、3间的距离x 3＝3.62 cm,3、4间的距离x 4＝2.78 cm,4、5间的距离x 5＝2.00 cm,5、6间的距离x 6＝1.22 cm(频率为50 Hz)．(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(保存两位小数)并填在下表中．位置 1 2 3 4 5v /(m·s －1) ______ ______ ______ ______ ______(2)根据(gēnjù)(1)中表格，在图中画出小车的速度时间(shíjiān)图象．[解析(jiě xī)] (1)某点的瞬时速度可以用该点为中间时刻(shíkè)的一段时间内的平均速度表示．打1点时：v 1＝x 1＋x 22Δt≈1.20 m/s，打2点时：v 2＝x 2＋x 32Δt ≈1.00 m/s， 打3点时：v 3＝x 3＋x 42Δt ＝0.80 m/s ， 打4点时：v 4＝x 4＋x 52Δt ≈0.60 m/s， 打5点时：v 5＝x 5＋x 62Δt≈0.40 m/s， 将数值(shùzí)填入表格中位置 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．[答案] 见解析内容总结。

《实验:用打点计时器测速度》物理学是一门以实验为基础的自然科学。

本节课为实验课，目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法，测定物体牵引纸带的速度，并尝试用图像的方法来表示速度随时间变化的关系。

根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法，让学生用求平均速度的方法，粗略表示物体运动的瞬时速度。

教材这样处理更进一步加深了上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解,也为学习下一节“加速度”概念奠定基础。

知识与技能1、了解打点（电火花）计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的时间、位移信息。

2、会安装纸袋并使用打点计时器，理解根据纸带记录的信息来测量平均速度和瞬时速度的原理。

3、明确速度—时间图像的物理意义，描点法画图像的方法，并画出该实验中的速度—时间图像，能从图像中获取有用的信息。

过程与方法1、通过学生分组动手实验，培养学生合作学习的能力。

2、通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来。

培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。

3、通过画速度—时间图像培养学生用图像法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。

情感态度与价值观1、体验用图像的方法描述物理现象的简洁性。

培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。

2、培养学生合作与交流的精神，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯。

教学重点：1、学会使用打点计时器。

2、能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

3、会用描点法描绘物体的速度—时间图像，并从中获取物理信息。

教学难点：确定相邻两点间的时间，并能根据纸带计算物体在某点的瞬时速度。

教学PPT，电磁打点计时器，电火花计时器，学生电源，纸带等。

一、新课导入教师提问：你能测量出一只飞舞的蜻蜓的瞬时速度吗？学生思考，教师表述：飞舞的蜻蜓运动轨迹一般是曲线，要想测得运动的速度是十分困难的，学习的过程也是由易到难，所以我们今天把这个问题放一放，先学习测量物体直线运动的速度好不好。