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第四讲实验：用打点计时器测速度一、打点计时器及其原理1．作用及分类打点计时器是一种使用________(填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔________打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的________及在一段时间内的________，供高中学生实验用的计时器有______打点计时器和______计时器两种．2．电磁打点计时器(1)工作电压：________以下的________(填“交流”或“直流”)电源；(2)原理：电磁打点计时器的构成和原理：接通电源（）后，电流流经（），产生变化的磁场，磁场使得位于线圈内的（）被磁化，振片又受到（）的磁力作用。
而由于磁场是周期性变化的，所以振片的磁极是周期性变化的，变化周期是（），那么振片受到磁场的力是吸引-排斥-吸引......，从而带动（）上下运动，打击在（）上。
由于（）穿过（）压在复写纸下，于是就能在纸带上留下墨点．（线圈、振片、振针、永久磁铁、限位孔、定位轴、复写纸、纸带）3、打点计时器问题分析二、练习使用打点计时器1．实验步骤(放、连、动、测、图)实验器材：附有滑轮（注意滑轮的高度）的长木板、小车、带小勾的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、交流电源实验步骤：放、连、动、测、图(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．(2)把打点计时器的两个接线柱接到________电源上(电磁打点计时器接______ V以下低压________电，电火花计时器接________ V________电)．(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，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________个，则纸带的运动时间Δt＝(________)×0.02 s.(5)用刻度尺测量出从____________的点到最后的点间的距离Δx.(6)利用公式v＝________计算出纸带在这段时间内的平均速度．注意事项(1)平行距离：纸带、细绳要和长木板平行；打点前，应使物体停在________(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带．(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地及小车与滑轮相撞．(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．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计数点到起始点O之间的距离)．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．三、用打点计时器测量瞬时速度 1．原理纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx 内的平均速度表示，即根据v ＝________，当Δt 或Δx 较小时，用这个____________代表纸带经过该位置的瞬时速度．如图1所示，E 点的瞬时速度可用D 、F 两点间的平均速度代表，即vE ＝ΔxΔt .2．数据处理(1)测量：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……，如图2所示，依次测出各点到O 点的距离，再算出OA 、AB 、BC……的距离x1、x2、x3……. (2)计算：若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：vA ＝_________________、vB ＝__________________、vC ＝____________________、vD ＝__________________ 3.注意(1)为了减小实验误差，A 、B 、C 、D……不一定是连续计时点，比如可以每隔四个点选一个点(称为计数点)，此时两个计数点间的时间间隔T ＝________ s.(2)计算计数点的瞬时速度时，Δx 、Δt 应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，即v ＝________.四、用图象表示速度速度－时间图象(v－t图象)用横轴表示________，纵轴表示________，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，即得到物体运动的v－t图象．v－t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它________(填“是”或“不是”)物体运动的轨迹．例如，下图所示是某质点做直线运动的v－t图象．由v－t图象可知在0～4 s内速度随时间不断增大，表示质点做________运动；在4～8 s内速度不随时间变化，表示质点做匀速运动；在8～10 s内速度随时间不断减小，表示质点做________运动．质点在t＝0时刻的速度为0.在5 s末的速度大小为15 m/s.一、打点计时器的应用原理及操作1、(多选)使用打点计时器测量瞬时速度时应注意()A．电火花计时器使用的电源是220 V的交流电源，电磁打点计时器使用的是直流6 V以下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，拉动的方向应与两限位孔平行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2、你左手拿一块表，右手拿一支笔，当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，每隔1 s用笔在纸带上点下一个点，这就做成了一台“打点计时器”．如果在纸带上点下了10个点，则在打下的这些点的过程中，纸带的运动时间是()A．1 s B．9 s C．10 s D．11 s3、(多选)两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知()A．上木块做加速运动，下木块做匀速运动B．在时刻t2以及时刻t5木块速度相同C．在时刻t2以及时刻t5间，上木块的平均速度与下木块速度相同D．在时刻t3和时刻t4间某瞬时两木块速度相同4、在“用打点计时器测速度”的实验中：(1) (多选)通过打点计时器得到的一条打点纸带上的点迹分布不均匀，下列判断正确的是()A．点迹密集的地方物体运动的速度比较大B．点迹密集的地方物体运动的速度比较小C．点迹不均匀说明物体做变速运动D．点迹不均匀说明打点计时器有故障(2)用打点计时器研究物体在空中竖直下落的运动，得到如下图所示的一段纸带．测得AB＝7.65 cm，BC＝9.17 cm.已知交流电频率是50 Hz，则打B点时物体的瞬时速度为________ m/s.4、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__________5、打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，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.(结果保留两位小数)6、某同学在“用打点计时器测速度”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．相邻计数点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s．(本题计算结果均保留3位有效数字)(1) 在实验中，使用打点计时器时应先________再________(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0.1 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．(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在下图直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．二、速度时间图象1、某物体的v－t图象如图所示，则该物体()A．做往复运动B．做匀速直线运动C．朝某一方向做直线运动D．以上说法均不正确2、一同学从家中出发，沿平直的马路以一定的速率走到邮局．发信之后，沿原路以相同的速率返回．设出发时方向为正方向，则下图中能描述该同学运动情况的v－t图象是()A．B．C．D．3、(多选)如图所示是A、B两质点运动的v－t图象，则下列说法正确的是()A．A质点以10 m/s的速度做匀速运动B．B质点最初3 s内的位移是10 mC．B质点最初3 s内的路程是10 mD．B质点先以5 m/s的速度与A同方向运动1 s，而后静止了1 s，最后以5 m/s的速度做反向匀速运动4、(多选)甲和乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度－时间图象分别如图中a、b所示，在t1时刻A．它们的运动方向相同B．它们的运动方向相反C．甲的速度比乙的速度大D．乙的速度比甲的速度大5、(多选)如图所示的v－t图象所描述的物体的运动情况，下列结论中正确的是() A．O到A的速度变化比B到C的速度变化慢B．AB平行于时间轴，则物体在AB这段时间内是静止的C．O到A的速度方向与B到C的速度方向相反D．物体的位移越来越大6、(多选)如下图所示是某同学在“用打点计时器测速度”实验中，根据纸带数据所得出的v －t图象，对其物理意义叙述正确的是()A．在0～6 s内，物体以2 cm/s的速度做匀速直线运动B．在0～0.12 s内物体的平均速度为2 cm/sC．在0.12～0.16 s内，物体的速度由2 cm/s增加到4 cm/sD．从8 s初开始，物体以8 cm/s的速度做匀速直线运动7、如图所示是某质点做直线运动的v－t图象，试回答：(1)AB、BC、CD段质点分别做什么运动？(2)质点在5 s末的速度多大？8、下图是一个物体运动的v－t图象，请回答：(1)物体是从静止开始运动的吗？(2)物体速度的大小和方向是否变化？怎样变化？。
练习使用打点计时器
器材：
打点计时器、电源、刻度尺、纸袋
实验步骤：
1.把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。
2.把打点计时器的的两个接线柱用导线分别与电源接线子相连接。
3.打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打下许多小点。
4.取下纸带，关闭电源。
从能看清的某个点数起，数一数纸带上共有多少小点。
5.用刻度尺测量一下从开始计数的点到最后一点的距离。
6.利用公式，计算速度。
数据处理：
1.根据纸带分析物体的运动情况并计算平均速度。
2.可以粗略计算瞬时速度。
注意事项：
1.打点计时器使用的电源必须是交流电源,且电压是6~9V.
2.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是小横线,应调整振针具复写纸片的高度,使之大一点.
3.使用打点计时器,应先接通电源,待打点计时器稳定后再放开纸带.
4.使用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面.
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,若还不够清晰,考虑更换复写纸.
6.处理纸带时,密集点的位移差值测量起来误差大,故应舍去.。
