运动学专题复习之专题五 打点计时器

打点计时器都是一种_计__时___仪器。 它们使用__交_流____电源，当电源频 率是50Hz时，它每隔_______打一 次点
三、实验器材
电磁打点计时器（或电火花计时器）、 复写纸、导线、刻度尺、 纸带、
低压交流电源 （或220V交流电源）
四、实验步骤
打点计时器的使用步骤:
(1)了解打点计时器结构，然后把它固定在桌子上
第一章 运动的描述
4、实验：用打点计时器测速度
一、实验目的 二、实验原理 三、实验器材 四、实验步骤 五、数据处理 六、注意事项
一、实验目的
1.了解打点计时器的结构、 原理及 2.学使会用用方打点法计时器测平均速度、
瞬时速度
二、实验原理
（一）打点计时器种类：
电磁打点计时器
使用频率50Hz的交流电时，打一个 点，
时器的位置 4、计时器一定要接在交流电源上，不能接
在直流电源 。 5、打完纸带后立即关闭电源
六、数据处理 → 研究纸带
（1）研究纸带判断物体运动情况
A
匀速直线运动
B
打点疏密
与速度的
C
关系？
加速运动
D
减速运动
思考题： 重锤加速运动时，打出的一条纸带， 请判断哪一端与重物相连？
左端与重物相连
六、数据处理
(2) 把纸带装好 （复写纸在上，纸带在下）
(3) 启动电源，用手水平地拉动纸带。纸带上就 打出一行小点，随即立即关闭电源。
（先通电源，再拉动纸带）
(4) 取下纸带，对纸带进行分析
五、注意事项：
1、复写纸（墨粉纸盘）在上，纸带在下。
2、应先接通电源,1s-2s后,再牵拉纸带 3、释放物体前，应使物体停在靠近打点计

2019高考物理实验打点计时器知识点高考物理打点计时器知识点了解打点计时器的构造;会用打点计时器研究物体速度随时间变化的规律;通过分析纸带测定匀变速直线运动的加速度及其某时刻的速度;学会用图像法、列表法处理实验数据。

一、实验目的1.练习使用打点计时器，学会用打上的点的纸带研究物体的运动。

3.测定匀变速直线运动的加速度。

二、实验原理⑴电磁打点计时器① 工作电压：4~6V的交流电源② 打点周期：T=0.02s,f=50赫兹⑵电火花计时器①工作电压：220V的交流电源② 打点周期：T=0.02s,f=50赫兹③ 打点原理：它利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时器，当接通220V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接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生电火花，于是在纸带上就打下一系列的点迹。

⑵由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法0、1、2…为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、…为相邻两计数点间的距离,若△s=s2-s1=s3-s2=…=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。

⑶由纸带求物体运动加速度的方法三、实验器材小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，电火花打点计时器(或打点计时器)，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。

四、实验步骤1.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。

2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。

3.把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点, 取下纸带, 换上新纸带, 重复实验三次。

4.选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子, 确定好计数始点0, 标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。

【高中物理】高中物理知识点：打点计时器1、打点计时器：是一种测量时间的工具。

如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。

研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。

2、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6V以下，当电源的频率是50Hz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。

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。

3、电火花计时器的原理与电磁打点计时器：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。

打点计时器：(1)作用：计时仪器，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点。

(2)工作条件：①电磁打点计时器：4V~6V交流电源。

②电火花打点计时器：220V交流电源。

(3)纸带上点的意义：①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。

②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况。

③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。

利用纸带判断物体运动状态的方法：(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v、v2、v3、v4、…，若v2－v1＝v3－v2＝v4－v3＝…，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a＝===…(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x，x2，x3，x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝.aT 2。

一、研究平抛物体的运动【重要知识提示】1．实验目的、原理(1)实验目的：(a)用描迹法描出平抛物体的运动轨迹；(b)求出平抛物体的初速度；(2)实验原理：(a)平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度，另一个是在竖直方向上的自由落体运动．(b)在水平分运动中，运用x=v•t；在竖直分运动中，运用y=1/2gt 2或△y=gT 2．2．实验器材斜槽(附挡球板和铅锤线)、水准仪、小钢球、木板、竖直固定支架、刻度尺、三角板、白纸、图钉、定点用的有孔卡片、重垂、铅笔等说明 定点用的有孔卡片的制作要求如图5—1所示，在方形硬纸上沿中间实线挖出一个孔，孔宽(A)应稍大于钢球直径，孔长(B)一般大于钢球直径．3．实验步骤及安装调整(1)描述平抛物体运动的轨迹：(a)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外．借助水准仪调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如图5—2所示．说明 如果没有水准仪，则可将钢球放于槽的末端．调节斜槽后，轻轻拨动钢球，若钢球能在任何位置平衡，说明达到要求；(b)用图钉将白纸钉在木板上，让木板左上方靠近槽口处桌面边缘，用支架将木板竖直固定，使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行；(c)将小球飞离斜槽末端时的球心位置水平投影到白纸上描点O ，并过。

沿重垂线用直尺描出竖直方向；(d)选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q ，在Q 点放上挡球板；(e)将小球从斜槽上释放，用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当飞行的小球顺利地穿过卡片上小孔时，在小孔靠近纸面所在处做上记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点；(f)把白纸从木板上取下来，将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹．(2)求小球平抛的初速度：(a)以。

为坐标原点，用三角板在白纸上建立z0夕坐标系；(b)在轨迹线上选取点M ，并测出它的坐标值(z ，y)，代人公式g yx v x 2 计算水平初速度；(c)再在曲线上选取不同点，重复步骤2(b)，测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测量值．4．注意事项(1)在调整安装时，应保证斜槽末端切线水平，确保钢球飞出后作平抛运动；应使木板(包括白纸)靠近槽口、竖直且与小球运动轨迹所在平面平行，确保运动小球靠近木板，但不接触木板.(2)在实验中应使用斜槽挡球板，保证小球每次均从同一位置无初速释放．说明：斜槽挡球板的位置应恰当，以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角.(3)在取下白纸前，应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置0(钢球球心在图板上的水平投影点，而不是斜槽末端点的投影)，如图5—3所示．确定坐标轴原点，并用重垂线过0 作竖直线，以准确确定坐标系的y 轴．(4)在轨迹曲线上选点时，应选离坐标原点稍远的点用以测量计算，这样可减小误差．【典型范例导析】【例1】 在“研究平抛物体的运动”实验中：(1)在安装斜槽时，如何判断其末端切线是否调整为水平?(2)由于需要通过多次释放小球、描点，才能描绘小球的运动轨迹，那么在进行该步骤时应注意什么?解析 (1)调节斜槽使其末端点的切线水平时，最好使用水准仪．如果没有配备水准仪，则可借助小钢球，将其放置于槽的末端，轻轻拨动后，若它能停留在放置的任意位置处，则说明达到要求．(2)在进行该步骤的操作中，应注意两点：(a)释放小球时，应选择合适的初位置，最好使钢球运动轨迹从图板左上角到右下角，以减小测量误差；(b)保证小钢球每次滚下的初始高度相同且均由静止释放，因此，在实验时，应在斜槽上配套安装挡球板．若没有配备挡球板，则可用直尺、薄板代替，但不宜直接用手释放． 点评研究高考实验试题可知：近年来考查学生动手操作能力的试题几乎年年都有，这充分体现了学生亲自动手操作实验的必要性．本例题以“研究平抛物体运动”实验为例说明：为尽量减小实验误差，在对实验器材的安装、调整中，既要有严格的操作要求，又要有灵活处理的方法，学生手脑并用尤为必要．【例2】 在“研究平抛物体运动”实验中，某同学在建立直角坐标系时，有一处失误．设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误．(1)观察如图5—4，可知，他失误之处是___________．(2)他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比_______________．(选填“偏大”、“相等”或“偏小”)．解析 (1)坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处，即在槽口正上方r(r 为小球半径)处．而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处．(2)如图5—5所示，正确的坐标系横轴应建立在x’处，原点应在O’处．在轨迹上取点P ，其坐标值真实值为(x’，y’)，测量值为(z ，y)，其中y’>y，x’=x真测真测，’，t t gy t g y t <∴==22而 真测真真测测，因此，v v t x v t x v <==' 当套用课本实验原理而又错取坐标原点时，该同学得到的测量值偏大．点评无论将坐标原点是取在飞离槽口的球心处，还是将原点取在槽口处，只要认清平抛运动在水平方向、竖直方向运动性质，就可这样处理：如图5—6所示．在竖直方向上： gs s g s T gT s yy I -===∆ ,2 在水平方向上： v 0=x/T当改用通用方法处理时，小球平抛初速度测量值会与真实值相吻合．【例3】在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A 、B 、C ，如图5—7所示，以A 为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出．求：(1)小球平抛初速度大小；(2)小球做平抛运动的初始位置坐标．解析 (1)如图5—7所示，小球在彻段、13(2段水平位移相等，而小球在水平方向作匀速运动，因此小球在这两段的运动时间t AB =t BC =T ．小球在竖直方向作匀加速运动，由△s=aT 2得 25cm 一15cm=lOOcm ／s 2·T 2， T=O ．1s 小球在水平方向上作匀速运动，有v 0=10cm/0.1s=lcm ／s=lm ／s ．(2)由于小球在竖直方向上作匀加速直线运动，小球在B 点的竖直分速度大小等于AC 段在竖直方向平均速度大小．v By =0.4/0.2=2(m/s)设小球从抛出点0到B 点历时为t OB ，有t OB =v By /g=0.2s小球从抛出点0到A 点历时：t OA =t OB —T=O ．1s因此， x OA =v 0t OA =lOcm ， y OA =221OA gt =5cm 故0点坐标值为(一10，一5)．点评在学习中应该学会认识事物的本质，而不是肤浅地看表象；例如在解决本例题时，我们关键在于抓住其运动本质，而不是生搬硬套某种解题方法．不少学生将图5—7中的A 点作为小球抛出点，运用公式x=v 0ty=1/2gt 2必然导致求解错误．在此实验中，由于一些偶然因素对实验者和实验仪器的影响会造成误差(称偶然误差)，减小这类误差的方法是通过多次实验测量、计算最后结果再求其平均值．在应用平均法测量间接测量的物理量时，要平均的是待测量(平抛初速度)，而不是直接测量的物理量．如图5—8所示，斜槽末端切线略向下倾斜，设其切线(虚线)与水平成θ角．在处理数据时，取小球运动轨迹上某点P 点坐标(x ，y)，设通过测量计算的小球飞到P 点的时间为t 测，而小球真实的运动时间为t 真，则有真测t gy t >=2 设小球平抛初速度的测量值、真实值分别为t 测、t 真，有 v 测=x/t 测， v 真= θcos 1⋅真t x因此 v 测< v 真即当斜槽末端切线向下倾斜时会导致小球平抛初速度测量值偏小．实验课后练习：【能力跟踪训练】1．在“研究平抛物体运动”实验中，白纸在木板上的固定情况如图5—9所示，正确的做法是 ( )2．在做“研究平抛物体运动”实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差?A ．斜槽轨道末端切线必须水平B ．斜槽轨道必须光滑C ．每次要平衡摩擦力D ．小球每次应从斜槽同一高度释放3．一个学生在“研究平抛物体运动”的实验中描出了如图5-10所示的几个实验点，其中偏差较大的实验点B 产生的原因可能是 ( )A ．小球滚下的高度较其它各次高B ．小球滚下的高度较其它各次低C ．小球在运动中遇到其它各次没有遇到的阻碍D ．小球开始滚下时，实验者已给它一个初速度4．在“研究平抛物体的运动”的实验中，要在白纸上作x0y 坐标，其中确定y 轴的方法是 ( )A ．先过斜槽末端O 作水平线，再作此水平线的垂线B ．过斜槽末端0作一条竖直线C ．利用重垂线画出通过斜槽末端0的竖直线．D ．取白纸的竖直边缘为y 轴5．在“研究平抛物体运动”的实验中，为了描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步骤：A ．以0为原点，画出与y 轴相垂直的水平方向x 轴；B ．把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，使由斜槽上滚下、抛出的小球正好从纸片的方孔中通过，用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置；C ．每次都使小球从斜槽上固定的标卡位置开始滚下，用同样的方法描出小球经过的一系列位置，并用平滑的曲线把它们连接起来，这样就描出了小球做平抛运动的轨迹；D ．用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽；E．把斜槽末端拉高一个球半径处定为0点，在白纸上描出0点，利用重垂线在白纸上画出过0点向下的竖直线，定为y轴．在上述的实验步骤中，缺少的步骤F是____________________________________.在实验中，实验步骤的正确顺序是：________________.6．如图5—11所示，用频闪照相法测当地重力加速度时，用10次/秒的闪光照相机对正在做平抛运动的球拍摄的照片．背景是每格边长为5cm的正方形格子．试分析照片求当地重力加速度．【答案与提示】1．C(在描述小球平抛运动轨迹时，要在白纸上建立直角坐标系，其坐标原点应取在小球脱离槽口时小球重心处，因此：(a)安装白纸时，应将其左靠、对齐桌面边缘(而不是槽口)，且白纸上边缘要高于斜槽末端；(b)白纸面积大小要合适，尽量盖满木板，从而使描出的平抛运动轨迹较长(从白纸的左上角到右下角)．) 2．A、D(当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非作平抛运动．但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，所得的初速度的测量值与真实值肯定不相符，故斜槽末端切线不水平会造成误差，选项A正确．每次释放小球时，只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球作平抛运动的初速度相同，因此斜槽轨道不必要光滑，更不必平衡摩擦力．选项D正确，B、C中的措施是不必要的．) 3．B、C(观察描点可知：B点偏差到平抛运动轨迹之下．其原因之一可能是由于小球平抛初速度比其它各次偏小，而导致平抛初速度比其它各次小的原因可能是：(a)小球在斜槽上释放的初位置高度偏低；(b)小球在运动中遇到了其它各次没有遇到的阻碍．如小球滚下的初位置偏高或小球开始滚下时，实验者不小心给它一个初速度，则描出的该点应在平抛轨迹线之上．)4．C(要准确确定坐标系y轴，需明确以下几点：(1)确定坐标轴，需使用重垂线．先确定y 轴方向，再用三角板确定2轴；(2)坐标原点在斜槽末端之上厂处(厂为小球半径)，因此y 轴位置应通过斜槽末端处．在安装木板时，应使木板左边缘紧靠桌面边缘，因而白纸的左边缘应在斜槽末端的左边，故不可能取白纸的竖直边缘为y轴．)5．在“研究平抛物体的运动”实验中，影响研究、测量误差的重要因素之一是斜槽末端切线是否水平，而本题提供的步骤中正缺少对斜槽的调整．其安装、调整要求是：(a)斜槽末端应伸出桌面边缘之外；(b)斜槽末端切线应水平，具体操作方法是：调整斜槽，并将小球放在斜槽末端，轻轻拨动小球，若小球可停留在槽末端的任何位置，说明斜槽末端切线已调整呈水平．因此，(1)缺少的步骤F是：调整斜槽，使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置，说明斜槽末端切线已水平．(2)实验步骤的正确顺序是D、F、E、A、B、C6．10m／s2相机拍照时间间隔为：T=0．1s，由于平抛运动物体在竖直方向上所做的分运动为匀变速直线运动，所以根据△s=aT2得5L一3L=gT2，g=2L/T2=(2×0．05)/0.12=lOm/s2(提示：照片上第一拍照点并不是小球作平抛运动的初位置，因而在小球由第一拍照点到第二拍照点的竖直分运动中，不能运用3L=1/2gT2进行计算．)实验：练习使用打点计时器·知识点精解【实验目的】练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。