实验：用打点计时器测速度ppt课件.ppt

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1、第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)第四节实验：用打点计时器测速度第四节实验：用打点计时器测速度 实验目的实验目的1 1了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用。用。2 2理解根据纸带测量速度的原理理解根据纸带测量速度的原理并并学会测量瞬时速度。学会测量瞬时速度。3理解速度理解速度时间图象的意义，掌握描点法画图象的方时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法。法。并会画出该实验中的速度并会画出该实验中的速度时间图象。时间图象。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)实验原理

2、实验原理1两种打点计时器的比较两种打点计时器的比较项目比较 电磁打点计时器电火花计时器组成结构工作电压6 V以下交流电源220 V交流电源打点周期0.02 s功能计时仪器第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)4v t图象及其画法图象及其画法以速度以速度v为纵轴，时间为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点，最计算出的不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述后用平滑曲线把

3、这些点连接起来就得到了一条能够描述速度速度v与时间与时间t关系的图象。关系的图象。实验器材实验器材电磁打点计时器电磁打点计时器(或电火花计时器或电火花计时器)、学生电源、学生电源(电火花电火花计时器使用计时器使用220 V交流电源交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。导线、坐标纸。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)实验过程实验过程一、实验步骤一、实验步骤1了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。2把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的

4、低压的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。复写纸的下面。3接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。小点，随后立即关闭电源。4取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。如果共有共有多少个点。如果共有n个点，则用个点，则用t0.02(n1)s计计算出纸带的运动时间算出纸带的运动时间t。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)第一章第一章 运动的描

5、述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)二、数据处理二、数据处理1用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。选取一条点迹清晰便于分析的纸带。(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔每两个计数点间的时间间隔T50.02 s0.1 s。在纸带上用。在纸带上用O、A、B、C、D标出这些标出这些“计数点计数点”，如图所示。，如图所示。用刻度尺依次测出用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD的距离是的距离是s1、s2、s3、s4，再利用，再利用x1s1、x2s2s1

6、、x3s3s2确定出确定出OA、AB、BC、CD之间的距离之间的距离x1、x2、x3、x4第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)2用图象表示速度用图象表示速度用横轴表示时间用横轴表示时间t，纵轴表示速度，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，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然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的起来，即得到如图所示的v t图象。图象。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ) 误差分析误差分析1 1利用平均速度来代替计数点的瞬时速度

7、带来系统误利用平均速度来代替计数点的瞬时速度带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移x x来来求平均速度。求平均速度。2 2分段测量计数点间的位移分段测量计数点间的位移x x带来误差。减小此误差的带来误差。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 O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。的距离，再分别计算出各计数点间的距离。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ) 注意事项注意事项1 1如果在纸带上数出了如果在纸带上数出了n n个

8、点，那么，它们的间隔数是个点，那么，它们的间隔数是( (n n1)1)个，它们的时间间隔为个，它们的时间间隔为( (n n1)1)0.02 s0.02 s。2 2使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。器打点稳定后，再拉动纸带。3 3手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。4 4使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉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

9、孔，压在复写纸下面。过限位孔，压在复写纸下面。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【例【例1】(2017海口高一检测海口高一检测)电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器是一种使用_(选填选填“直流直流”或或“交流交流”)电源的计时仪器，它电源的计时仪器，它的工作电压为的工作电压为46 V。当电源频率为。当电源频率为50 Hz时，它每隔时，它每隔_s打一次点。使用电磁打点计时器时，应将纸带穿打一次点。使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的上面。过限

10、位孔，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的上面。仪器安装好后，让纸带运动之前应先将打点计时器的电源仪器安装好后，让纸带运动之前应先将打点计时器的电源开关开关_(选填选填“断开断开”或或“接通接通”)。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【解析】【解析】 电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用使用6 V以下的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，以下的低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期，即因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期，即0.02 s，使用电磁打点计时器

11、时，纸带应穿过限位孔，复写纸套，使用电磁打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的上面，打点时应先接通电源，在定位轴上，并要放在纸带的上面，打点时应先接通电源，再让纸带运动。再让纸带运动。【答案】【答案】 交流交流0.02接通接通第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)变式训练变式训练1 （多选多选）关于打点计时器的原理和使用方法关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是()A打点计时器应接交流电源，交流频率通常为打点计时器应接交流电源，交流频率通常为50 HzB如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻如

12、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两个计数点间的时间间隔是0.08 sC如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，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则说明纸带的速度由小变大D电磁打点计时器接在电磁打点计时器接在220 V电源上，电火花打点计时电源上，电火花打点计时器接在器接在6 V电源上电源上第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【解析】【解析】 打点计时器使用交流电，电磁打点计时器使打点计时器使用交流电，电磁打点计时器使用用6 V以下的低压交流电源；电火花计时器使用以下的低压交流电源；电火

13、花计时器使用220 V交流交流电源，相邻两点的时间间隔是电源，相邻两点的时间间隔是0.1 s。【答案】【答案】 AC第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【例例2】 (2017珠海高一检测珠海高一检测)某同学在做某同学在做“用打点计时器测速用打点计时器测速度度”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图，在纸带上依次的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图，在纸带上依次选出选出7个计数点，分别标以个计数点，分别标以O、A、B、C、D、E和和F，每相邻的，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率

14、是是50 Hz。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)(1)如果测得如果测得C、D两点间距两点间距x42.70 cm，D、E两点间距两点间距x52.90 cm，则据此数据计算在打，则据此数据计算在打D点时的速度公式为点时的速度公式为_，小车的速度值小车的速度值vD_ m/s。(保留三位有效数字保留三位有效数字)(2)该同学分别算出其他点的速度：该同学分别算出其他点的速度：vA0.220 m/s，vB0.241 m/s，vC0.258 m/s，vE0.300 m/s，请设计表格将实验数据填，请设计表格将实验数据填入表格中，并在坐标系中作出小车运动的入表格中，并

15、在坐标系中作出小车运动的v t图象，设图象，设O点为计点为计时起点。时起点。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)(3)由所作由所作v t图象判断小车的运动情况是怎样的？图象判断小车的运动情况是怎样的？【解析】【解析】 (1)D点为点为CE的中间时刻，所以可以认为的中间时刻，所以可以认为D点的点的瞬时速度等于瞬时速度等于CE间的平均速度，即间的平均速度，即vD，代入数据计算可，代入数据计算可得得vD0.280 m/s。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(

16、RJ)变式训练变式训练2 (安徽模拟安徽模拟)用接在用接在50 Hz交流电源上的打点计时交流电源上的打点计时器测定小车的运动情况。某次实验中得到的一条纸带如图器测定小车的运动情况。某次实验中得到的一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个计数点，所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个计数点，分别标明分别标明0、1、2、3量得量得0与与1两点间的距离两点间的距离x130 mm，2与与3两点间的距离两点间的距离x348 mm，则小车在，则小车在0与与1两点间的平均两点间的平均速度速度v1_m/s，在，在2与与3两点间的平均速度两点间的平均速度v3_m/s。据此判定小车做。据此判定小

17、车做_。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【答案】【答案】 0.30.48加速运动加速运动第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)1(多选多选)根据打点计时器打出的纸带根据打点计时器打出的纸带()A能准确地求出某点的瞬时速度能准确地求出某点的瞬时速度B只能粗略地求出某点的瞬时速度只能粗略地求出某点的瞬时速度C能准确地求出某段时间内的平均速度能准确地求出某段时间内的平均速度D可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度瞬时速度第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一

18、 物理物理 (RJ)(RJ)【解析解析】 在打点计时器打出的纸带的数据处理中，我们在打点计时器打出的纸带的数据处理中，我们只能用与计数点靠得很近的一段距离的平均速度粗略表示只能用与计数点靠得很近的一段距离的平均速度粗略表示计数点的瞬时速度，故计数点的瞬时速度，故A、D错误，错误，B正确。而对于正确。而对于x和和t是可以准确测得的，故可测得是可以准确测得的，故可测得t内的平均速度，内的平均速度，C正确。正确。【答案答案】 BC第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)2(浙江学业水平模拟浙江学业水平模拟)如图为甲、乙如图为甲、乙两质点在同一直线上运动的速度两质点在

19、同一直线上运动的速度时间时间图象。关于甲、乙两质点的运动，下图象。关于甲、乙两质点的运动，下列说法中正确的是列说法中正确的是()A质点甲向所选定的正方向运动，质点乙与甲的运动质点甲向所选定的正方向运动，质点乙与甲的运动方向相反方向相反B质点甲、乙的速度相同质点甲、乙的速度相同C在相同的时间内，质点甲、乙的位移相同在相同的时间内，质点甲、乙的位移相同D不管质点甲、乙是否从同一地点开始运动，它们之不管质点甲、乙是否从同一地点开始运动，它们之间的距离一定越来越大间的距离一定越来越大第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【解析】【解析】 由图象知质点甲、乙的运动方向

20、是相反的，故由图象知质点甲、乙的运动方向是相反的，故选项选项A正确，正确，B错误；速度方向相反，相同时间位移方向相错误；速度方向相反，相同时间位移方向相反，不可能相同，故选项反，不可能相同，故选项C错误；甲、乙反向，若是背向错误；甲、乙反向，若是背向运动，则它们的间距增大，但若是相向运动，则它们的间运动，则它们的间距增大，但若是相向运动，则它们的间距在减小。距在减小。【答案】【答案】 A第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【答案】【答案】 BD第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一

21、必修一 物理物理 (RJ)(RJ)4(1)在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50 Hz，常用的常用的“电磁打点计时器电磁打点计时器”使用的电压是使用的电压是_V的的_(选填选填“直流电直流电”或或“交流电交流电”)，它们是每隔，它们是每隔_s打一个点。打一个点。(2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是之间的时间顺序关系是()A先接通电源，再让纸带运动先接通电源，再让纸带运动B先

22、让纸带运动，再接通电源先让纸带运动，再接通电源C让纸带运动的同时接通电源让纸带运动的同时接通电源D先让纸带运动或先接通电源都可以先让纸带运动或先接通电源都可以第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【解析解析】 (1)电磁打点计时器的工作电压是电磁打点计时器的工作电压是6 V以下的交以下的交流电，一般是流电，一般是46 V。打点间隔为交流电的频率的倒数，。打点间隔为交流电的频率的倒数，当电源的频率是当电源的频率是50 Hz时，打点周期是时，打点周期是0.02 s。(2)使用打点计时器时，应先接通电源，让打点计时器工使用打点计时器时，应先接通电源，让打点计时器工

23、作，再让纸带运动使打点计时器在上面打出点迹，故作，再让纸带运动使打点计时器在上面打出点迹，故A项项正确。正确。【答案答案】 (1)46交流电交流电0.02(2)A第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)5如图所示，打点计时器所用电源的频率为如图所示，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测出各点间的距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 ：离 如 图 所 示 ， 则 ： A C _ _ _ _ _ _ _ _ m m ， A D _mm。那么由此可以算出纸带在。那么由此可以算出纸带在

24、AC间的平均速间的平均速度 为度 为 _ _ _ _ _ _ _ _ m / s ， 纸 带 在， 纸 带 在 A D 间 的 平 均 速 度 为间 的 平 均 速 度 为_m/s；B点的瞬时速度更接近于点的瞬时速度更接近于_m/s。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【答案】【答案】 14.025.00.350.420.35第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)6(2017盐城高一检测盐城高一检测)如图所示是用小车拖动纸带，用如图所示是用小车拖动纸带，用打点计时器测定速度打出的一条纸带，打点计时器测定速度打出的一条纸带

25、，A、B、C、D、E为为我们在纸带上所选的计数点。相邻计数点间的时间间隔为我们在纸带上所选的计数点。相邻计数点间的时间间隔为0.1 s。试求：。试求：(1)打点计时器打下打点计时器打下B点时小车的瞬时速度；点时小车的瞬时速度；(2)作出速度作出速度时间图象。时间图象。第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【答案】【答案】 (1)0.26 m/s(2)见解析见解析第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)7如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02 s打一个点，图中打一个点，图中O点为第一个点，点为第一个点，A、B、C、D为每为每隔两点选定的计数点。根据图中标出的数据，打隔两点选定的计数点。根据图中标出的数据，打A、D点点时间内纸带的平均速度有多大？打时间内纸带的平均速度有多大？打B点时刻纸带的瞬时速点时刻纸带的瞬时速度有多大？计算的依据是什么？你能算出打度有多大？计算的依据是什么？你能算出打O、D点时间点时间内纸带的平均速度吗？为什么？内纸带的平均速度吗？为什么？第一章第一章 运动的描述运动的描述必修一必修一 物理物理 (RJ)(RJ)【答案】【答案】 2.31 m/s2.13 m/s见解析见解析