实验：用打点计时器测速度\n1.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50Hz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.一、打点计时器及其原理交流0.02s时间电磁位移电火花\n2.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：接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,便振动起来,带动其上的上下振动.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.6V交流振片振针\n3.电火花计时器(1)工作电压：交流电源；(2)原理：当接通电源、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,于是在运动的纸带上打出一行点迹.4.两种计时器误差比较计时器使用中对纸带的运动阻力极小,因而系统误差较小.220V火花放电电火花\n二、练习使用打点计时器1.实验步骤(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.交流6220交流交流\n(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＝(_____)×0.02s.(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.n－1n－1开始计数\n2.注意事项(1)打点前,应使物体停在(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.(2)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)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.(4)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).读数时应估读到的下一位.靠近毫米\n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,即平均速度图1\n2.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…….图2\n(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)列表比较：把数据填入下表,根据数据判断纸带运动速度的变化情况.位置ABCDEFGv/(m·s－1)\n3.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＝_______.0.1\n四、用图象表示速度1.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.时间t速度v\n2.v－t图象的意义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,图3所示是某质点做直线运动的v－t图象.不是图3\n由v－t图象可知在0～4s内速度随时间不断增大,表示质点做运动；在4～8s内速度不随时间变化,表示质点做匀速运动；在8～10s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5s末的速度大小为15m/s.加速减速\n一、打点计时器的应用原理及操作例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220V的交流电源,电磁打点计时器使用的是直流6V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解析答案√√√\n解析电磁打点计时器和电火花计时器都是使用交流电源,故A错；实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确；为了减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确；打点计时器不能长时间连续工作,故D正确.\n二、瞬时速度的计算和速度图象的画法例2打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图4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)解析答案图40.350.420.35\n解析由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02s.A、C间的距离为14mm＝0.014m.A、C间对应的时间为0.02×2s＝0.04s.A、D间的距离为25mm＝0.025m.A、D间对应的时间为0.02×3s＝0.06sB点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度.\n(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”).例3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5所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s.(本题计算结果均保留3位有效数字)解析答案图5接通电源释放纸带解析在实验中,使用打点计时器时应先接通电源,再释放纸带.\n(2)每两个计数点间还有___个点没有标出.解析答案4解析\nvBvCvDvEvF数值(m/s)0.6400.721(3)试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1s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.解析答案0.4000.4790.560\n\n(4)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图6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.解析答案答案见解析图图6\n解析图线如图所示：\n1.练习使用打点计时器时,接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动,这两项操作的先后顺序是A.先释放纸带,后接通电源B.先接通电源,后释放纸带C.释放纸带的同时接通电源D.先接通电源或先释放纸带都可以√123答案解析\n解析开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后释放纸带,如果先放开纸带,再接通打点计时器的电源,会导致物体运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带,可以使打点稳定,提高纸带利用率,可以使纸带上打满点,A、C、D错误,B正确.123\n2.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1s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.1sB.9sC.10sD.11s√解析答案解析每隔1s用笔在纸带上点下一个点,如果在纸带上点下了10个点,也就有9个时间间隔,所以纸带的运动时间是9s.故选B.123\n3.如图7所示是一条打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示.图7123\n(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.解析答案123v1v2v3v4v5数值(m/s)0.200.610.70(2)在坐标纸中画出质点的速度—时间图象.0.400.69答案见解析图\n解析两计数点间的时间间隔是T＝0.1s123根据题(1)表格中数据在直角坐标系中描点,然后连线得到图象如图所示.
