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(共35张PPT)
专题 实验:用打点计时器测速度
电磁打点计时器
电火花计时器
一.两种打点计时器
永久磁铁
限位孔
纸带
线圈
振针
振片
复写纸
电磁打点计时器工作原理
工作原理
交流与讨论：电磁打点计时器使用低压交流电源工作，想一想能不能使用直流电源，为什么？
放电针
纸盘轴
墨粉纸盘
电源开关
正脉冲输入插座
负脉冲输入插座
电火花计时器工作原理
工作原理
交流与讨论：从原理上考虑，电火花计时器与电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小？
火花放电
电磁打点计时器 电火花计时器
构造
工作电压 4～6v的交流电 220v的交流电
频率 频率为50Hz，每隔0.02s打一个点
工作原理 被交变磁场磁化的振片在永久磁铁作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。 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，产生火花放电，在运动的纸带上就打出一行点迹。
说明 电火花计时器工作时纸带受阻力较小，系统误差较小，应优先选用。
两种计时器的比较
操作步骤
固定打点计时器
安装纸带
启动电源，拉纸带，随后立即关闭电源
交流与讨论：为什么先通电，然后才让纸带运动，而不是先让纸带运动后通电？
二.练习使用打点计时器
（1）时间：(电源频率50Hz，每隔________秒打一个点)
（2）位移:
0.02
思考：打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息
研究纸带 → 研究物体运动
D
G
2、测量原理：
1、思想方法:极短时间内，平均速度可近似代替某点的瞬时速度.所取的时间间隔越小，算出的平均速度越接近该点的瞬时速度.
根据纸带求瞬时速度
问题1：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度
△x
0.1s
问题2：如何测量E点的瞬时速度？
D
F
G
D
F
G
D
F
△x
△t
测量纸带的平均速度和瞬时速度
如何计算平均速度
X1
X4
X3
X2
X7
X6
X5
0 1 2 3 4 5 6 7
思考：需要测量什么？怎么计算？
思考：如何计算1点到3点之间的平均速度？
平均速度与瞬时速度
时间
位移
v =
——
Δ t
Δ x
_
平均速度：
如何计算瞬时速度
0 1 2 3 4 5
思考：需要测量什么？怎么计算？
思考：应如何测量打3点时纸带的瞬时速度？ ？
哪个更好？
其他测量速度的方法
频闪相机
讨论：从频闪照片中能得到什么信息？
讨论：物体的运动快慢如何变化？
讨论：如果需要测量物体速度，还需要知道什么信息？
形象的表示物体速度变化——用图象表示速度
0
0.02
0.04
0.08
0.06
0.10
0.12
0.14
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
(1)在方格纸上建立直角坐标系
(2)根据各v、t 数据，
将(v，t)作为一组坐标在坐标系中描点
1.作图步骤:
(3)用折线或平滑曲线把这些点连接起来，做出图线
速度－时间图象(v－t 图象)
用打点计时器测量瞬时速度
纸带的测量和数据处理
（1）建系
（2）描点
（3）作图
？
图象法
交流与讨论：测量各计数点间的位移时，逐个测量较好，还是一次测出各计数点到起始点O的距离，再计算各计数点的距离较好？
速度－时间图像（v-t graph）
科学漫步 气垫导轨和数字计时器
用光电门测量瞬时速度
典题精析
例1. 使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤：
A.把电火花计时器固定在桌子上
B.安装好纸带
C.松开纸带，让物体拉着纸带运动
D.接通220V交流电源
E.按下脉冲输出开关，进行打点
这些步骤正确排列顺序为
解析：固定打点计时器→穿纸带→接通电源→按下脉冲开关→拉动纸带。故答案是ABDEC.
规律 方法 技巧
要做好这类题目，要注意以下几点：
1.物体放在靠近打点计时器的位直
2.先接通电源，后拉动纸带
3.最后别忘了断开电源。
一定是先接通打点计时器，后拉动纸带
典题精析
例2.关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是（　 ）
A．点迹均匀，说明纸带做匀速运动
B．点迹变稀，说明纸带做加速运动
C.点迹变密 ，说明纸带做加速运动
D.相邻 两点间的时间间隔相等
　　
解析：打点计时器的打点的频率一定，相邻两点间的时间间隔相等，如果纸带匀速运动，点迹均匀；如果纸带加速运动，点迹变稀；如果纸带减速运动，点迹变密。故答案是ABD.
规律 方法 技巧
要做好这类题目，要注意以下几点：
1.选取一条点迹清晰的纸带为研究对象
2.分要的纸带上点与点之间间隔的变化情况
3.若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点之间的间距越来越大，则物体做加速运动，反之做减速运动。
典题精析
例3.如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02s打一个点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为每隔两点选定的计数点。 。根据图中标出的数据，打A、D点时间内纸带的平均速度有多大？打B点时刻纸带的瞬时速度有多大？
解析：AD段的平均速度
规律 方法 技巧
要做好这类题目，要注意求平均速度和瞬时速度的步骤：
1.选取一条点迹清晰的纸带为研究对象
2.求出该段纸带对应的位移△x ，数出相应的点迹间隔数，求出△t
3.利用v= △x/ △t求出该段的平均速度，若某点包含在该段位移中，可用平均速度表示该点的瞬时速度 。
当时间间隔很短时，可用平均速度代替瞬时速度，故B点的瞬时速度
课堂小结
实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A管发出光线，B管接收光线．当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被挡住，记录仪上可以直接读出光线被挡住的时间Δt.这段时间就是遮光板通过光电门的时间．根据遮光板的宽度Δ x和测出的时间Δ t ，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度.由于遮光板的宽度Δ x很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门时的瞬时速度。
拓展：借助现代科技仪器测速度
1．光电门测速度
2．频闪照相测速度
频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法．当物体运动时，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置．通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片．
与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹．因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息．求平均速度和瞬时速度，两者都是一样的．
3．传感器测速度
下图是一种运动传感器的原理图，这个系统由A、B两个小盒子组成．固定在运动物体上的A盒中装有发射器，可同时发射红外线脉冲(光速c＝3×108 m/s)和超声波脉冲(常温下声速v＝340 m/s)，固定的B盒中装有接收装置，利用接收的时间差确定A、B间的距离，由两次测得的距离Δx和两次发射脉冲的时间间隔Δt可求出A的速度．c v，则x1＝vt1，x2＝vt2，Δx＝x2－x1，Δt＝t2－t1，vA＝ Δx/ Δt ，如图所示．
例题：用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小．
解析：由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示．
经过光电门2的速度
经过光电门1的速度
答案：0.10 m/s　0.27 m/s
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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