14用打点计时器测速度

2019-2020年高一物理《1.4试验：用打点计时器测速度》教案重点：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难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力三维目标知识与技能：①了解电磁打点计时器和电火花计时器的构造、差异及功能②能够阅读产品说明书，掌握打点计时器的使用方法。

③初步学会从纸带上获取时间和位移等实验数据信息进行处理，测定物体的速度④学会建立物体运动的v—t图象。

过程与方法：①通过实验探究过程，了解物理学的研究方法，培养学生信息收集和处理能力，分析、解决问题和交流、合作能力。

②初步了解用图象描述和研究物理过程的方法，体会数学在物理知识中和应用情感态度与价值观：①在实验活动中，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神。

②在探讨问题的过程中，鼓励学生主动与他人合作，交流思想，感受团队精神体验探索的乐趣教学手段：实验演示和多媒体课件（ppt和flash）、视频预习学案：完成时间（）分钟1、.电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用电源的仪器，电磁打点计时器的工作电压是Ｖ，电火花打点计时器的工作电压是Ｖ.当电源频率是50 Hz时，它每隔 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.2、电火花打点计时器与电磁打点计时器有何相同？有何不同?答：相同点：不同点：预习思考：完成时间（）分钟1、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2、一学生在练习使用电磁打点计时器时，纸带上打出的不是点，而是一些短线，这可能是因为（）A．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．振针压得过紧3、针对第2题出现的问题，应如何调节（）①降低电源的频率②提高电源的电压③降低电源的电压④缩短振针的长度A．①②B．①④ C．②④ D．③④4、下图为用一大点计时器打出的4条纸带，其中平均速度最大的是（打点时间间隔均相同为0.02s）（）5、怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？如图用S和t分别表示纸带AB和CD的平均速度。

1.4实验：用打点计时器测速度（一）【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。

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。

4．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。

5．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。

【教学重难点】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：第1课时：设计实验方案第2课时：学生分组实验【教学设计】课前预学第1课时设计实验方案1．电磁打点计时器是一种使用_________(交流?直流?)电源的________仪器，它的工作电压是________伏特。

当电源频率是50赫兹时，它每隔________s 打一次点。

如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为________秒。

2．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．加速度D．平均速度。

3.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片压在纸带的上面B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带C．使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行D．使用打点计时器时应将打点计时器先固定在桌子上4.如图所示，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（）A BC D5.如图1－4－13所示是一条利用打点计时器打出的纸带，求A点的瞬时速度．【预学疑难】课内互动（一）导入新课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.［合作探究］作为同桌的两位同学合作，简易模拟打点计时器.1.同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1 cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动.你按照一定的时间间隔点击纸带（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看谁牵动纸带的速度变化最小.想一想，相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?2.两位同学竞走比赛，为了比较他们的运动情况，现在让每位同学都提着底部穿孔、漏沙比较均匀的两个沙袋一起竞走，然后通过他们的漏沙情况来判断他们的匀速运动情况和加速情况.以上两个探究活动目的是让学生体验打点计时器通过打点达到计时目的的原理.学生做完后讨论.生：相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大.纸带运动的快慢不均匀，点子的间隔也不均匀，但对相邻两点间的时间间隔没有影响.生：参加竞走的两人若运动快慢比较稳定，则漏沙比较均匀，若加速运动，会发现快的时候漏沙少，慢的时候漏沙多.（二）进行新课师：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，如图1－4－1所示.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.图1－4－1 电磁打点计时器【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的外形如图1－4－2所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用.图1－4－2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、注意事项：①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。

题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量物理量的方法。

【教学工具】【自主学习】指导学生完成“知识体系梳理”【新知探究】测定物体的运动速度并不是一件容易的事，特别是物体的速度在不断变化时。

为了简化，我们今天只研究物体的直线运动。

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的运动信息。

怎样记录呢?打点计时器是高中阶段学习的一个重要的计时仪器，通过本节课的学习要掌握打点计时器的工作原理和操作方法为后面对打点计时器的应用打下良好的基础。

一、电磁打点计时器1．构造电磁打点计时器构造如下图所示。

其工作电压为交流电46V。

当电源频率为50Hz，它每隔0.02s打一次点，即打点周期为0.02s。

2．打点原理如上图所示，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，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来。

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的小点。

3．使用方法及注意事项（1）要在满足电磁打点计时器所需电源，工作电压、频率要求下使用。

（2）使用前应检查打点的清晰程度。

（3）在使用打点计时器时，纸带位置要放正，释放纸带时，要使纸带自始至终与打点计时器基板平面平行，让其紧贴基板移动，要尽量不让纸带在移动过程中与限位孔的侧壁相碰，以减小因摩擦而造成的误差。

（4）在使用打点计时器时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定时，再放开纸带。

（5）打点计时器属间歇性工作仪器。

每打完一条纸带，应及时切断电源，防止线圈长时间通电过热而损坏。

二、电火花计时器1．构造电火花计时器的构造如下图（甲）所示。

主要由脉冲输出开关、正负脉冲输出插座、墨粉纸盘、纸盘轴等构成。

其工作电压为交流220V，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点，电火花计时T 。

器的打点周期为0.02s2．计时原理电火花计时器装置中有一将正弦式交变电流转换为脉冲式交变电流的装置。

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高 一 物 理 实 验 报 告
1.4实验：用打点计时器测速度
一.打点计时器的原理
如右图示,当线圈通以50赫6-8伏交流电时(我国交流电的频率为50赫)，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，振动片的一端装有打点针，当纸带从针尖下通过时。

便打上一系列点。

这就是打点计时器的原理。

f=50hz T=1s/50=0.02s
二.实验步骤
1、把打点计时器接到低压交流电源上，电压旋钮打到6-8伏位置。

2、安装好纸带。

3、启动电源，用手水平地拉动纸带，在纸带上打出一系列小点，然后迅速关闭电源。

4、取下纸带，进行测量。

①测平均速度：
Δx= Δt= x
v t
∆==∆ ②测瞬时速度
如图示意，4、6两点的时间极短，故可以将4、6两点间的
位移Δx 除以对应时间Δt 近似认为是5点的瞬时速度V 5。

如此下去，测出各点的瞬时速度。

请根据你实际打出的纸带进行测量，并将数据记在表格中，完成计算。

计数点
1 2 3 4 5 6 与计数点对应的时刻 t /s 与计数点相邻的两点间距离Δx/m 与计数点相邻的两点间平均速度 计数点的瞬时速度V
③作v-t 图象？
Δx
0 2 3 1 7
贴
纸
带
位
置
t/s
V /（m.s -1）。

纳雍县第四中学物理实验报告实验名称：一.实验目的1. ；2. ；3. 。

二.实验原理1.认识仪器A.电磁打点计时器（1）构造：①，②，③，④ ,⑤，⑥，⑦，⑧，⑨。

（2）工作条件：工作电压为V的电源,电源频率为50Hz时，每隔s打一个点。

（3）工作原理：接通交流电源后，线圈中产生周期性变化的磁场,振片被磁化,其极性随线圈中电流方向变化导致的磁场的变化而变化，于是振片和永久磁体之间就产生了周期性的引力和斥力，振片就上下振动，带动振针上下振动，通过复写纸在纸带上打下点迹。

（4）使用方法：通电之前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带上面，再把纸带与物体连接，接通电源，让物体带动纸带一起运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点，纸带上各点之间的距离表示相应时间间隔中物体的位移，由点的情况就可以分析物体的运动情况。

B.电火花打点计时器（1）构造：如图所示。

（2）工作条件：用流电源，工作电压V，当电源频率为Hz时，隔0.02s打一个点。

（3）工作原理:电火花计时器中有一个将正弦式交变电流转化为脉冲式交变电流的装置。

当计时器接通220V、50Hz的交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出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就打出一行点迹。

（4）使用方法:与电磁打点计时器基本相同，使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，纸带在墨粉纸盘下面穿过限位孔，当接通电源、按下脉冲输出开关时纸带朝向墨粉纸盘的一面就打上了一行小点。

2.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＝，当Δt很短时，可以认为ΔxΔt等于t时刻的瞬时速度。

（3）用表格或v-t图象描述物体的运动规律。

高台县第一中学物理实验报告姓名班级学号指导教师得分实验名称：一.实验目的1.；2.3.。

二.实验原理1.认识仪器A.电磁打点计时器（1）构造：①，导线②，线圈③，永久磁铁④,震片⑤振针，⑥限位孔，⑦，复写纸⑧纸带，（2）工作条件：工作电压为V的电源,电源频率为50Hz时，每隔s打一个点。

2.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打一个点三.实验仪器打点计时器(电磁打点计时器或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线等。

四.实验步骤五.实验结论六.数据处理1.表格法书P21页表格位置编号 A(0) B(1) C(2) D(3) E(4) F(5)(x n+x n+1)/mv/(m/s)七.误差分析及注意事项1.注意事项（1）电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用4-6 V以下交流电源；电火花计时器使用220 V 交流电源。

（2）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。

（3）使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉（释放）纸带。

（4）手拉(或重物)纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集；（5）复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰。

（6）选择测量点时，要排除初段密集区域的点，使测量更方便；确定运动时间时，不要将点子数n和点子间隔数（n－1）混淆；（7）原始数据是宝贵的实验资料，取下纸带后及时用箭头标明运动方向，实验的纸带贴在实验报告中，作为原始记录。

(8)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。