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(共30张PPT)
第一章
运动的描述
学　习　目　标
STSE情境导学
1.了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.
2.理解纸带中包含的物体运动信息.掌握用打点计时器测量瞬时速度的方法.（重点）
3.理解利用纸带判断物体运动快慢的原理（难点）
　　　
电火花计时器　
光电门的构成　
工作电压
6
V以下交流电源
220
V交流电源
打点周期
0.02
s
0.02
s
阻力来源
纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦
纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小
功能
功能相同，都是计时仪器
墨粉纸
纸带
遮光条
光电门
自主学习基础达标
刻度尺◎光电门
光线
数字计时器
光电门
88提
40
000
光线
重点拓展难点突破
知识归纳
素养培育能力提升
类题训练
迁移应用巩固提高
光门遮光板
滑块
气垫导轨
「■■■■■■■■■■■■口■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■口■
桶
导轨标尺
磁打点计时器
电火花计时器
发光装
数字计时器」光电门
接收装置
用打点计时器测量瞬时速度的方法第四节　测量直线运动物体的瞬时速度
学　习　目　标
STSE情境导学
1.了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.理解纸带中包含的物体运动信息.掌握用打点计时器测量瞬时速度的方法.（重点）3.理解利用纸带判断物体运动快慢的原理（难点）
　　　电火花计时器　　
　　　　　　　　光电门的构成　
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知识点一　打点计时器
1.打点计时器的作用和分类.
打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器.
实验室常用的打点计时器有电火花打点计时器和电磁打点计时器两种.
2.电火花打点计时器.
（1）工作电源：220
V的交流电源.
（2）打点周期：当电源频率是50
Hz时，每隔0.02
s打一次点.
3.电磁打点计时器.
（1）工作电源：4～6V的交流电源.
（2）打点周期：当电源频率为50
Hz时，每隔0.02
s打一次点.
知识点二　用打点计时器测量瞬时速度的方法
1.原理.
在直线运动中，要测量物体在某一点的瞬时速度，可以用测量包含这一点的平均速度来近似替代.
2.方法.
研究物体做直线运动的纸带
如图示记录物体运动轨迹打出的纸带.测量出包括点E在内的D、F两点间的位移Δx和时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度＝，用这个平均速度近似表示纸带经过点E时的瞬时速度（如纸带1所示）.D、F两点离点E越近，算出的平均速度越接近点E的瞬时速度（如纸带2所示），然而D、F两点距离过小则测量相对误差增大.因而，应该根据实际情况选取这两个点.
知识点三　数字计时器
1.构成.
数字计时器是一个可以将采集信息的时间显示出来的仪器.如图所示的是由数字计时器和光电门组成的计时测量装置.
2.计时原理.
（1）记录物体通过一个光电门的时间.当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，物体通过光电门，遮光结束，数字计时器停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门的短暂时间.
（2）记录物体经过两个光电门之间的时间.从任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间（物体先后通过两个光电门之间的时间）.
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小试身手
1.
（多选）关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是（　　）
A.打点计时器应接交流电源，交流频率通常为50
Hz
B.如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08
s
C.如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大
D.电磁打点计时器接在220
V电源上，电火花打点计时器接在6
V电源上
解析：打点计时器使用交流电，电磁打点计时器使用6
V以下的低压交流电源；电火花计时器使用220
V交流电源，相邻两点的时间间隔是0.02
s.
答案：AC
2.如图所示是某同学在测瞬时速度实验中获得的一条纸带.
（1）已知打点计时器电源的频率为50
Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为　　　　.
（2）A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间的有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距x＝　　　　cm，C点对应的速度是　　　　m/s（保留三位有效数字）.
解析：（1）由周期和频率的关系T＝可知周期为0.02
s.
（2）A、B间距为0.68～0.72
cm之间，长度测量注意不要丢掉估读位，C点瞬时速度等于B、D间的平均速度，
vC＝
m/s＝0.100
m/s.
答案：（1）0.02
s　（2）0.70（0.68～0.70均正确）　0.100
3.（多选）关于数字计时器的说法正确的是（　　）
A.数字计时器只能记录物体通过一个光电门的时间
B.数字计时器能记录物体两次通过光电门的时间
C.数字计时器能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
D.数字计时器不能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
解析：数字计时器既可以记录物体遮挡一个光电门的短暂时间，也可以记录物体经过两个光电门之间的时间.
答案：BC
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探究一　打点计时器的使用
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1.两种打点计时器的比较.
项目
电磁打点计时器
电火花计时器
结构示意图
打点原理
电磁作用下振针上下周期性振动打点
脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点
工作电压
6
V以下交流电源
220
V交流电源
打点周期
0.02
s
0.02
s
阻力来源
纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦
纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小
功能
功能相同，都是计时仪器
2.根据纸带计算平均速度.
根据v＝可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的距离，可利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔.
3.粗略计算瞬时速度.
纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示.
【典例1】　如图所示，打点计时器所用电源的频率为50
Hz，某次实验中得到一条纸带.用毫米刻度尺测出各点间的距离如图所示，则：AC＝　　　mm，AD＝　　　　mm.那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为　　　　m/s，纸带在AD间的平均速度为　　　　m/s；B点的瞬时速度更接近于　　　　m/s（计算结果均保留两位小数）.
解析：AC＝14.0
mm，AC间的平均速度为＝
m/s＝0.35
m/s；AD＝25.0
mm，AD间的平均速度为＝m/s＝0.42
m/s.对于B点的瞬时速度，AC段所取的位移间隔更小，更能接近B点的真实速度，即B点的瞬时速度更接近于0.35
m/s.
答案：14.0　25.0　0.35　0.42　0.35
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1.用打点计时器可测纸带运动的时间和位移.下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处.
A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压　　　　（选填“交流”或“直流”）电源的两个接线柱上.
B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过　　　　　　，并压在　　　　下面.
C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx.
D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝　　　　.
E.打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点.
F.利用公式v＝计算纸带运动的平均速度.
实验步骤的合理顺序是　　　　　　　　　.
解析：A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源；B项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，并放于复写纸的下方；D项中纸带上记录的时间Δt＝（n－1）×0.02
s.合理的实验步骤为BAEDCF.
答案：交流　限位孔　复写纸　（n－1）×0.02
s
BAEDCF
探究二　数字计时器的应用
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1.数字计时器的工作原理.
当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器计时，遮光结束（物体通过）停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间.
数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间间隔（物体先后通过两个光电门之间的时间间隔）.
2.使用数字计时器应注意的问题.
（1）实验前应先调整发光器件和光敏元件的相对位置，因为如果二者没有对准，则不能计时.
（2）根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能.
【典例2】　利用如图所示的装置研究物体的直线运动.图中AB是固定的光滑斜面，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有物体通过时与它们连接的光电计时器（都没有画出）能够显示挡光时间.让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2
s、2.00×10－2s.滑块从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt＝0.31
s，已知滑块沿斜面方向的长度为5.00
cm，测得光电门1和2之间的距离为0.54
m.求（结果要求保留两位有效数字）：
（1）滑块通过光电门1时的速度v1＝　　　　m/s，通过光电门2时的速度v2＝　　　　m/s.
（2）滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度为　　　　m/s.
解析：（1）滑块通过光电门1时的速度：
v1＝＝
m/s＝1.0
m/s.
滑块通过光电门2时的速度：v2＝＝
m/s＝2.5
m/s.
（2）滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度：v＝＝≈1.74
m/s.
答案：（1）1.0　2.5　（2）1.74
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2.用气垫导轨和数字计时器能更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滑块上的遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29
s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11
s，已知遮光板的宽度为3.0
cm，则滑块通过第一个光电门的速度为　　　　，通过第二个光电门的速度为　　　　（结果均保留两位有效数字）.
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.
经过第一个光电门的速度v1＝＝
m/s≈0.10
m/s，
经过第二个光电门的速度v2＝＝
m/s≈0.27
m/s.
答案：0.10
m/s　0.27
m/s
INCLUDEPICTURE"分课堂小结.TIF"
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INCLUDEPICTURE"分课堂小结2.TIF"
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