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第一章 描述运动的基本概念
第4节 用打点计时器测量小车的速度
中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？
曰咎
摆钟
秒表
手表
原子钟
如何测量速度呢？
两种计时器的比较
项目 电磁打点计时器 电火花计时器
电源 约6V低压交变电源 220 V交变电源
打点频率 频率50 Hz、打点时间间隔0.02 s 频率50 Hz、打点时间间隔0.02 s
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打点
阻力来源 纸带与限位孔的摩擦，振针与纸带打点时的摩擦 纸带运动时受到的摩擦
说明 电火花计时器对物体运动的摩擦力较小，应优先选用 1.学会用打点计时器测量物体的速度。
2.能利用v-t图象分析实验数据，描述物体的运动。
01 实验设计
使小车拉动纸带运动，用打点计时器按相同的时间间隔在纸带上打出一系列点迹，这些点迹对应着各时刻小车的位置。通过测量各个时刻小车的位置，算出相邻时刻间的位移，我们就可以算出小车的速度了。
小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、刻度尺坐标纸
02 实验器材
1.如图所示,把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上,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。
03 实验步骤
2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,把纸带穿过打点计时器,并把纸带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,接通电源后,待打点稳定后,用手拉动细绳,使小车沿木板做直线运动.待小车运动约一半距离时松开手,使小车依靠惯性继续运动直到左端纸带上会留下一系列点迹。
4.更换纸带，让小组的每一位同学都亲自动手提动小车运动，并打出一条比较清晰的纸带。
04 数据处理
1.在纸带上选取一段点迹清晰并且没有重叠的区间,把第1个点标为O,而后依次标为A、B、C、D 。
2.用刻度尺测量各点的位置(一般使刻度尺的零刻度线与O点对齐,即O点的位置记为0),并记录在表1中。
计数点序号 O A B C D E …
计数点对应的时刻/s 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
计数点对应的位置坐标x/m
表 1
3.计算各相邻计时点间的位移xOA、 xAB 、xBC 、 xCD 、 xDE……并记录在表2中。
4.计算各段的平均速度OA、 AB 、 BC 、 CD 、 DE 、EF ……并记录在表2中。
相邻计时点间的位移Δx/s xOA xAB xBC xCD xDE xEF …
相邻计时点间的平均速度v/(m·s-1) OA AB BC CD DE EF …
表 2
05 绘制v-t图像
(1)用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系，把相邻计时点间的平均速度当作起始点的瞬时速度，在坐标纸上绘制v-t 图像。
(2) v-t图像的意义
v-t图像能非常直观地反映速度随时间变化的情况，它并不是物体的运动轨迹。
06 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，应无明显的阻滞现象。
(2)使用计时器打点时，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，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，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，如打出点较轻或是短线，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起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。
07 误差分析
(1) 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成系统误差。为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。
(2)测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。
(3)作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。
1.以下是练习使用电火花打点计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是（ ）
A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔
B.把打点计时器与6 V低压直流电源相连
C.用手水平地拉动纸带，然后启动电源
D.关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0，用公式v＝ 计算纸带运动的平均速度
BC
2.(1)在某次实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度对应的位置如图所示.(打点计时器所用电源频率为50 Hz)
可求出A点到D点的距离是_____ cm.
(2)由实验数据可得A点到D点的平均速度是_____ m/s；B点的瞬时速度是_____ m/s.(结果均保留两位有效数字)
4.10
0.14
0.13
3.如图是实验中得到的一条纸带，从0点开始每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率是50 Hz)，依照打点的先后次序编为1、2、3、4、5、6，测得x1＝1.22 cm，x2＝2.00 cm，x3＝2.78 cm，x4＝3.62 cm，x5＝4.40 cm，x6＝5.18 cm。
(1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝_____s。
0.1
(2)计数点2、4之间的平均速度大小v24＝______m/s。
(3)打点计时器打下计数点3时，纸带的速度大小v3＝______m/s。
0.32
0.32
4.如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz,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打出的点未画出，各计数点到0的距离如图所示。
(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格。
v1 v2 v3 v4 v5
数值(m·s－1) 0.20 0.61 0.70
0.40
0.69
(2)在如图所示的直角坐标系中画出运动物体的速度—时间图像。
用打点计时器测量小车的速度
实验步骤
注意事项
误差分析
实验设计
实验器材
处理数据
绘制v-t图像

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