高一物理人教版必修1实验：用打点计时器测速度(全面知识点-教学课件-含课后作业).pdf

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第 4 节 实验：用打点计时器测速度
【考纲解读】
 了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其基本工作原理；
 能正确、熟练使用打点计时器，并亲手使用打点计时器；
 会根据织带上的点迹计算物体运动的平均速度；
 理解用平均速度表示瞬时速度多采用的思想方法，并会用这种方法计算瞬时速度；
 能运用实验数据画出  t 图像，并会根据画出的图像描述物体运动速度的变化特点。

【知识储备】
知识点 、打点计时器的构造与工作原理
1、电磁打点计时器
（1）电磁打点计时器是一种连续打点记录运动物体在相同时间间隔内位移的仪器。它是用交流电源，工作
电压在 6V 以下。当电源的的频率为50 Hz 时， 打一个点。
（2）电磁打点计时器的构造如图所示。

（3）工作原理：
电磁打点计时器是利用电流的磁效应打点计时的仪器，当打点计时器的线圈中通入交流电流时，线圈
将产生磁场，由于电流是周期性变化的，所以线圈产生的磁场也是周期性变化的，振片位于磁场中被磁化，
相当于条形磁铁，振针所在一端为一个磁极，其磁性随时间做周期性变化，这样，振片的这一端受永久磁
铁的作用而上下运动，振片就这样做周期性振动，每次向下运动时带动振针在纸带上大下一个点，大点的
1
时间间隔就是振片的振动周期，等于交流变电流的周期。交流电频率为50 Hz 时，它每隔 ( s) 打一
50
个点， 。
2、电火花计时器
（1）电火花计时器使用交流电源，工作电压是220V 。
（2）电火花计时器的构造如图如图所示。

1 : .
（3）工作原理
电火花计时器中有将正弦式交流电流转为脉冲式变电流的装置，当计时器接通 220V 交流电源时，按下脉
冲输出开关，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，利用火花放电在纸带上
打出点迹。当电源的频率为50Hz 时， 打一个点。
3、两种计时器的比较
电磁打点计时器 电火花计时器
电源 6V 以下低电压交流电源 220V 交流电源
打点频率 频率 50Hz 、 频率50Hz 、
打点方式 振针通过复写纸在纸带上打点 火花放电使墨粉在纸带上成点
纸带与限位孔的摩擦，振针与纸带打点接
阻力来源 纸带与限位孔的摩擦
触时的摩擦
说明 电火花计时器工作时纸带受阻力较小，应优先

【辅助理解】
例 1、电磁打点计时器是一种使用 电源的计时器仪器，它的工作电压为 V 以下，当电源频
率为 50Hz 时，每隔 s 打一个点，使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过 ，复写纸套
在定位轴上，并要放在纸带上 面；打点时应先 ，再让纸带运动。
例 2、使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中，在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在
上，还要检查 是否夹在两只带之间。
例 3、电磁打点计时器是使用 电源的 仪器，电磁打点计时器的工作是
。电火花计时器的电源插头应接在 V 的 电源插头座上，当使
用 50Hz 的电源时，每打两点的时间间隔为 s 。纸带运动时所受阻力较小的是 计
时器。
例 4、关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法正确的是（ ）
，交流频率通常为50Hz
，

，则说明纸带的速度由小变大
电源上，电火花打点计时器接在6V 电源上
例 5、根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到或直接测得到的物理量是（ ）


知识点❷、打点计时器的使用
1、练习使用打点计时器
（1）把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，复写纸套在轴上压在纸带的上面。
（2）把电磁打点计时器的两个接线柱接到6V 低电压交流电源。
（3）打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打下了许多小点。
2 : .
（4）关闭电源，取下纸带，从能够看清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n 个点，那
么点与点的间隔数为(n 1) 个，纸带的运动时间 t  (n 1)s 。
（5）用刻度尺测量从开始计数的到最后一点间的距离x 。
x
（6）利用公式 v  计算纸带在这段时间内的平均速度。
t
（7）把纸带上打点清晰的某个点作为起始点 0，以后的点分别标上 1、 2、 3、 4、 5、、、作为“计数点”，
如图所示，依次测出 0 到 1、1 到 2、2 到 3、3 到 4、4 到 5、、、之间的距离 x 、x 、x 、x 、x 、... 判断纸
1 2 3 4 5 ，
带的这段运动是匀速运动还是变速运动，判断依据是：若连续两点间的距离相等，则物体做匀速运动；反
之，则做变速运动。
0 1 2 3 4 5



2、操作注意事项
（1）实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带。
（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，墨粉纸放在纸带上面；使用打点计时器时，应让纸带
穿过限位孔，压在复写纸下面。
（5）使用电磁打点计时器时，如果打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。
（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
量点到其实测量点O 之间的距离）。读数时应估读到0、1mm 。

【辅助理解】
例 6、练习使用电磁打点计时器的实验步骤如下：（ ）
，把复写纸套在定位轴上，让连接小车的纸带穿过限位孔，并
压在复写纸下面
以下的直流电源上
，再接通电源
，以纸带上起始点为O ，依次在每个点上标出 1、 2、 3....，用刻度尺分别量出两点间的距离，
比较是否相等，判断是什么性质的运动
试纠正以上步骤中的错误之处
例 7、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正确的是（ ）




例 8、用电火花打点计时器测纸带的运动时间和位移，下面是未操作程序写出的实验步骤，先在各步骤中空
白处填上适当的内容，然后将实验步骤按操作程序写在下面的空白处。
，并夹在 中间，将电源插头接在220V ， 50Hz 的交流电源上。
3 : .
，两条纸带穿过 。
。
，用手水平牵动 条纸带
E、关闭电源，取下纸带，从能看清的点数起，如果有多个点，那么这段纸带记录的时间 。
实验步骤的合理顺序是 。
知识点 、利用纸带分析物体的运动情况
1、根据纸带点迹判断物体的运动情况
（1）选取一条点迹清晰的纸带为研究对象。由于点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移，
所以纸带点迹的分布情况反映了物体的运动情况。
（2）分析纸带上点与点之间间距的变化情况。由于纸带上相邻两点间时间间隔为，所以点迹密集的地方说
明纸带的运动速度较小。
（3）若点与点之间的距离相等，就可判断物体可能做匀速运动，若点与点之间的距离越来越大，则物体做
加速运动，反之做减速运动。
2、分析纸带求解物体的运动速度
（1）求解平均速度
x
根据 v  ，求出任意两点间的平均速度。两点间的位移x 可以用直尺测量出，t 为两点间的间隔数与
t
单个时间间隔 0、02s 的乘积。如图所示，将打点好的纸带从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，
比如数出 n 个点，用刻度尺测出第一个点到第个 n 点的距离，并算出这个点的时间间隔，则平均速度
x
V  （T  0、02s)
(n 1）

1 n

（2）粗略计算瞬时速度




当一段位移 x 对应的 t 时间很小时，我们可以用这段时间内的平均速度来表示中某一时刻的瞬时速度。
x x
如图所示， v  可以大致表示 C 点的瞬时速度，即 v  ， A、B 两点离点越近，算出平均速度越接
t t
近于 C 点的瞬时速度。然而 A、B 两点距离过小时，测量误差会增大，所以应根据实际情况选取这两个点。

【辅助理解】
例 9、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 A、C 在间的平均速度为 m / s ，在 A、D 点的瞬时速度更接近于 m / s 。据
此可以判定小车做 （填“加速度”、“减速度”或“匀速”）运动。
4 : .
A B C D
0cm