高中物理 1.4 实验：用打点计时器测速度教案 新人教版必修1

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1、第4节实验：用打点计时器测速度理解领悟本实验的目标是，通过教科书和阅读“说明卡”观察仪器。掌握使用打点计时器在纸带上打点记录时间和位移的技能，并运用这一技能测定平均速度，画出图象，了解用图象研究物理问题的方法。基础级1.打点计时器有什么用途？把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，让打点计时器在纸带上打出一系列的点，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。因此，打点计时器是一种记录物体在一定时间间隔内位移的仪器。2.打点计时器的工作原理中学物理实验室中常用的打点计时器分为两种——电磁打点计时器和电火花计时器。电磁打点计时器中有一个线圈，振片就插在其中

2、（参阅教材图1.4－1）。当线圈接上交流电源时，振片就被反复磁化，一会儿相当于磁铁的N极，一会儿又相对当于磁铁的S极。这样，在永久磁铁(极性不变)的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动而打点。电火花计时器则是通过发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电（参阅教材图1.4－2），电火花将墨粉盘上的墨粉蒸发到纸盘上，从而打出一系列的点。3.如何安装纸带？使用电磁打点计时器在纸带上打点，安装纸带的方法是：将纸带穿过限位框，从复写纸下穿过压纸框，再次另一侧限位孔穿出即可。使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉

3、盘下穿过，打点时墨粉盘不随纸带转动，电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上，打出的点迹颜色较淡，打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带。另一种是用两条纸带，将墨粉盘夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉盘会随纸带转动，电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，所以打出的点迹颜色较重。墨粉盘上面的一条纸带没有点迹，可重复使用。用一条纸带打点时，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小，用两条纸带打点时摩擦阻力较大。4.如何在纸带上打点？电磁打点计时器需接4V~6V的交流电源，开启电源让打点计时器工作（从交流4V开始，观察振片振动情况，若振片振幅过小，再升高电

4、压至6V），待1s~2s让振片振动稳定后再拖动纸带打出点来。电火花计时器可直接连接220V的交流电源，按下脉冲输出开关，即可在纸带上打点。不管是哪一种打点计时器，当电源频率是50Hz时，打点的时间间隔都是0.02s。因打点计时器是按间歇工作设计的，打完点后应立即关闭电源，以避免仪器过热而损坏。5.用打点计时器测量平均速度为了测量打点计时器在打出某两个点的时间间隔中纸带运动的平均速度，可以用毫米刻度尺量出这两点间的距离△x（注意测量值应估读到0.1mm），数出这两点间点迹的间隔数n，则打这两点的时间间隔△t=0.02ns（如有5个点迹间隔时，△t=0.1s），即可由算出平均速度

5、。6.用打点计时器测量瞬时速度为了测量打点计时器在打出某个点时纸带运动的瞬时速度，可以测量包括该点在内的两点间的平均速度，用来代替瞬时速度。这两点离该点越近，平均速度越接近该点的瞬时速度。然而，两点距离过小则测量误差增大，须根据实际情况选取这两个点。7.如何描绘速度—时间图象？以速度v为纵轴、时间t为横轴，在方格纸上建立直角坐标系，根据每隔0.1s测得的速度值在坐标系中描点，然后用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了描述纸带运动的速度—时间图象（v－t图象），简称速度图象。运用图象可以更直观地反映变化的规律。8.对“说一说”问题的讨论本节教材“说一说”栏目提出了百米赛跑的v－

6、t图象问题。百米赛跑时运动员的速度是有变化的，运动员从静止开始，速度很快增大，冲刺阶段的速度达到最大。没有受过训练的同学跑百米，他在起始阶段速度增大的过程要长些，最大速度也比不过运动员，到终点时速度还可能有下降趋势，v－t图象的形状是不同的。发展级9.在纸带上打不出点怎么办？在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正的对策大致有三种：电源电压较低（4V）时，可适当调高；调整复写纸位置，或更换复写纸；调整打点计时器。10.如何调整打点计时器？如打不出点时，首先要检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振片，振针打不到纸带上。可将压纸框向下压恢复其原来位置。这种情况一般是由于操作不当引

7、起的。检查打点计时器是否工作正常的方法是，将计时器接在4V~6V交流电源上，将纸带穿过计时器，开启电源后观察振针是否在纸带上打出印记。若没有打出印记，可能有两种情况：（1）说明振片没有工作在共振状态下。可拧松螺钉，适当调整振片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作。（2）如果振片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直至打出点为止。若振针向下调节过长，则振针打点的声音过大，且易出现短横线或双点，调节时要仔细。11.从位移图象求速度在如图1－22所示的匀速直线运动的位移图象中，比值越大，直