高一物理(人教版)必修1 课时检测练习卷：1.4 实验：用打点计时器测速度

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. 第4节实验：用打点计时器测速度

研究物体的运动，就要知道物体运动的位移、时间等，但这样还不能完整地描述运动．生

活中，我们还会提出这样的问题：物体在哪个位置运动的更快？如何描述物体在某一位置或某时刻运动的快慢呢？这就要知道物体在某位置的速度，即瞬时速度，为此，本节就要学习

一种测量瞬时速度的方法．

一、实验目的1．练习使用电磁打点计时器或电火花计时器．

2．学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况．

3．利用v－t图象分析实验数据，描述物体的运动．二、实验原理

1．两种打点计时器当接通50 Hz的交流电时，都是每隔0.02 s打一次点．2．当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带上的点就相应地表示出物体在

不同时刻的位置，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移，根据平均

速度的定义式v＝ΔｘΔｔ，当Δｔ很短时，可以认为ΔｘΔｔ等于t时刻的瞬时速度．

三、实验步骤

1．把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，并检

查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间．2．把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上．

3．接通开关，用手水平地拉动两条纸带，纸带上就会打下一系列的点迹．

4．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，这些点划分出来的间隔数为(n－1)．由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为0.02(n

－1) s.

5．用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x，再利用公式v＝ΔｘΔｔ计算纸带通过这

段位移时的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．

6．在小纸带上标记连续7个计数点，分别标上记号A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺测量每相邻两个点间的距离，分别记为x1、x2、x3、x4、x5、x6，记录到表中．

7．根据表中对纸带数据的测量结果，运用学过的知识判断：物体在这段时间内的运动

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. 是匀速直线运动还是变速直线运动？说出判断的理由．8．将B、C、D、E、F作为测量点，分别测量包含这些点的一段位移Δx，由于Δｔ很

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2011-2012学年高一物理必修1（人教版）同步练习第一章

第四节 实验：用打点计时器测速度

一. 教学内容：

实验：用打点计时器测速度

二. 教学重点 ：

1. 了解误差有关常识和有效数字运算相关知识．

2. 学会使用打点计时器。

3. 能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

4. 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。

三. 教学难点：

处理纸带的方法，用描点法画图象的能力。

四. 重点、难点解析：

（一）误差和有效数字

1. 误差

测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。

（1）系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。系统误差具有确定的方向性，因此找出其产生的原因后，可采取适当的措施减小或消除它。

（2）偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。

2. 有效数字

带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。

（1）有效数字是指近似数字而言。

（2）只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。

凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。

间接测量的有效数字运算不作特别要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。

从仪器上读出来的数值，经常有一位数是估计出来的，或多或少存在着误差。例如米尺的最小刻度是mm（0.001m），那么用米尺测量长度可读到十分之一毫米（0.0001m）。0.001m这一位可以从米尺上读出来，是可靠的，0.001m位前面的数都是可靠数，0.0001m这一位是测量者估读出来的，估读的数字因人而异，因此是有疑问的，称为存疑数。由于0.0001m位已存疑，在它以后各位数的估读已无必要。我们把可靠数加上最后一位存疑数，一起记录下来，统称为有效数字。

第4节实验：用打点计时器测速度

一、实验目的

1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。

2．理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度。

3．能利用v -t图像分析物体的运动。

二、实验原理

1．两种打点计时器的对比

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 6 V以下交流电

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 s 0.02 s

记录信息 位置、时刻和位移、时间

2．电磁打点计时器的工作原理

如图1-4-1所示，当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交流电的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化。振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时，便会打上一系列点。

图1-4-1

3．电火花计时器的工作原理

电火花计时器是利用电火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带间，当接通220 V交流电源，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，于是在运动的纸带上就打出一列点迹。

4．测平均速度、瞬时速度的原理

与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx，这两点间的时间间隔Δt，则平均速度v＝ΔxΔt。当Δt很短时，可以认为ΔxΔt为t时刻的瞬时速度。

三、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、坐标纸等。

四、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。

主备人 审核人 授课时间 月 日 第1 课时

课题 课型 新授课

教学

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，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。

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。 难点 1.对纸带数据的处理。

教法及教具

教

学

过

程

教 学 内 容 个案调整

教师主导活动 学生主体活动

(一)新课内容

1.打点计时器的认识

先让学生阅读教材，然后老师提出问题，引导学生回答:

(1)电磁打点计时器使用的是直流电还是交流电？其工作电压为多少？

(2)我国交流电的频率为50Hz，使用这种电源时，每隔多长时间打一个点，即相邻两个点之间的时间间隔是多少？

(3)打点计时器打出的纸带可以记录某段时间内的位移，能不能记录时间？

(4)说出电磁打点计时器的构造？工作原理？如图1—4—1所示。

(5)复写纸放在纸带上边还是下边？ 思考回答

思考回答

问题

分小组讨论

学生练习，两个

(6)解释电火花计时器的工作原理？如图1—4—2所示，它与电磁打点计时器相比，哪一种误差小？原因是什么？

2.练习使用打点计时器

指导学生动手练习使用打点计时器，要让学生按步骤有序操作，并打出几根纸带。

选择一条点迹清晰的纸带，如图1—4—3所示，引导学生回答下列问题:

样从打出的纸带中获取数据？指导学生用列表格的形式把数据列出。

根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？

(用纸带上两个点之间的距离除以两个点之间的时间间隔，即根据v=△x/△t，求出在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，△t为两点间的时间间隔数与0. 02s的乘积。)

(3)在打出的B、C两个点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是多少？

(4)如果纸带上的点迹分布不均，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？