《1.4實驗：用打點計時器測速度》課件

1、 實驗：用打點計時器測速度1.了解打點計時器的計時原理，理解紙帶中包含的物體運動的信息（時間、位移）。 2.會安裝并使用打點計時器，理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度。 3.明確速度時間圖象的物理意義，掌握描點法畫圖象的方法，并能畫出該實驗中的速度時間圖象，能從圖象中獲取有用的信息。第4節(jié)重點重點1.學(xué)會使用打點計時器。 2.能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度。 3.會用描點法描繪物體的速度時間圖象，并從中獲取物理信息。難點難點處理紙帶的方法，用描點法畫圖象。重點難點重點難點1.1.電磁打點計時器使用的是恒定電流還是交變電流？其工作電壓電磁打點計時器使用的是恒定電流還是交變電流？其工作電壓

2、為多少？為多少？結(jié)論結(jié)論: :電磁打點計時器是一種測量時間的儀器，需要使用6 V以下的低壓交流電源。一、電磁打點計時器一、電磁打點計時器2.2.我國交變電流的頻率為我國交變電流的頻率為50 Hz50 Hz，使用這種電源時，每隔多長時間打，使用這種電源時，每隔多長時間打一個點，即相鄰兩個點之間的時間間隔是多少？一個點，即相鄰兩個點之間的時間間隔是多少？結(jié)論結(jié)論: :它每隔一個周期打一個點，因此紙帶上兩個點之間的時間間隔為一個周期，交變電流的頻率為50 Hz時，打點時間間隔為0.02 s。一、電磁打點計時器一、電磁打點計時器3.3.說出電磁打點計時器的構(gòu)造及工作原理。說出電磁打點計時器的構(gòu)造及工作

3、原理。結(jié)論：結(jié)論：電磁打點計時器的工作原理可以用圖甲、乙來說明。當(dāng)線圈中通入的交變電流為正半周時，設(shè)電流方向如圖甲所示，則線圈中被磁化的鋼制簧片左端為N極，永久磁鐵使簧片受到一個向下的力；當(dāng)交變電流轉(zhuǎn)為負半周時，電流方向如圖乙所示，簧片左端變?yōu)镾極，永久磁鐵使簧片受到一個向上的力。隨著交變電流方向的周期性的變化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振動起來。位于簧片一端的振針隨簧片的振動而在復(fù)寫紙上打點。如果在復(fù)寫紙下有運動的紙帶，振針就在紙帶上打出一系列的點。交變電流的頻率為50 Hz時，它每隔0.02 s打一個點，即打出的紙帶上相鄰兩點間的時間間隔也是0.02 s。一、電磁打點計時器一、電磁打

4、點計時器4 4. .打點計時器的打點周期取決于什么因素？打點計時器的打點周期取決于什么因素？結(jié)論：結(jié)論：打點計時器的打點周期由交變電流的周期決定。一、電磁打點計時器一、電磁打點計時器5.5.打點計時器打出的紙帶可以記錄哪些信息？打點計時器打出的紙帶可以記錄哪些信息？結(jié)論：結(jié)論：從打點計時器打出的紙帶上可以獲得物體在多長的時間內(nèi)發(fā)生多大的位移。一、電磁打點計時器一、電磁打點計時器結(jié)論結(jié)論：構(gòu)造如圖所示。使用時，墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，把紙帶穿過限位孔。當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡。當(dāng)交變電流的頻率為50

5、Hz時，每隔0.02 s打一次點。二、電火花計時器二、電火花計時器1.1.說一說電火花計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。說一說電火花計時器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。結(jié)論結(jié)論：電火花計時器可能會更好些，因為電磁打點計時器中振針和紙帶間的摩擦更大些。電火花計時器使用中運動阻力極小，這種阻力來自于紙帶運動本身，而不是打點產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計時精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一致，同時它的操作簡單，使用安全可靠。二、電火花計時器二、電火花計時器2.2.從原理上考慮，電火花計時器與電磁打點計時器相比，哪個更好些，從原理上考慮，電火花計時器與電磁打點計時器相比，哪個更好些，

6、誤差可能會更??？誤差可能會更?。拷Y(jié)論結(jié)論：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位軸上，推動調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置，將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器1.1.電磁打點計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置？電磁打點計時器中怎樣安放復(fù)寫紙和紙帶的位置？結(jié)論結(jié)論：(1)可檢查壓紙框的位置是否升高，而阻礙了振片振動，振針打不到紙帶上，可將壓紙框向下壓到其原來位置。(2）可能是復(fù)寫紙該換新的了。(3）可能是振片的振幅太小，可調(diào)整振片的位置。(4）可能是振針的位置太高，調(diào)整振針的位置，直到打出點為止。(5）電壓在4 V和6 V的情況下，打點的清晰度有點差別，如果電壓高的時候稍清晰，可適當(dāng)

7、調(diào)高一些電壓。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器2.2.打點計時器的振針打的點不清晰或打不出點可能是哪些原因？怎樣打點計時器的振針打的點不清晰或打不出點可能是哪些原因？怎樣調(diào)整？調(diào)整？結(jié)論結(jié)論：這是因為振針與復(fù)寫紙的間隙過小，每一個打點周期內(nèi)就會有較長一段時間接觸并擠壓在復(fù)寫紙上，這樣就變成了一段一段的小線段。調(diào)整振針的位置，直到打出合適的點為止。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器3.3.如果打出的點是一些小線段，是什么原因？怎樣解決？如果打出的點是一些小線段，是什么原因？怎樣解決？結(jié)論結(jié)論：先通電讓打點計時器工作后，再讓紙帶運動，能完整地記錄物體的運動過程。如果讓紙帶運動

8、后再通電，則開始的運動情況紙帶不能記錄，會丟失一些數(shù)據(jù)。所以應(yīng)通電后才能讓紙帶運動。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器4.4.為什么先通電，然后才讓紙帶運動，而不是先讓紙帶運動后通電？為什么先通電，然后才讓紙帶運動，而不是先讓紙帶運動后通電？結(jié)論結(jié)論：因打點計時器是按間歇工作設(shè)計的，故長時間工作可能會因線圈發(fā)熱而損壞。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器5.5.開啟電源打點完畢后要及時關(guān)閉電源，這樣做有什么好處？開啟電源打點完畢后要及時關(guān)閉電源，這樣做有什么好處？結(jié)論結(jié)論：安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙帶從墨粉紙下穿過，打點時墨粉紙不隨紙帶轉(zhuǎn)動，電火花只將墨粉紙上某一位

9、置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點跡顏色較淡，打過一條紙帶后要將墨粉紙轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶。學(xué)生實驗時可采用這一方法。另一種是用兩條紙帶，將墨粉紙夾在中間，拖動紙帶時由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉紙會隨紙帶轉(zhuǎn)動，電火花將墨粉紙上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點跡顏色較重。墨粉紙上面的一條紙帶沒有點跡，可重復(fù)使用。用一條紙帶打點時，紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力較小，用兩條紙帶打點時摩擦阻力較大。不管用哪種方法，打完紙帶后都應(yīng)立即切斷電源。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器6.6.電火花計時器的紙帶應(yīng)如何安裝？電火花計時器的紙帶應(yīng)如何安裝？結(jié)論結(jié)論：打在紙帶上的點，記錄了紙帶的運動

10、時間。如果把紙帶和運動的物體連接在一起，紙帶上的點就相應(yīng)地表示出運動物體在不同時刻的位置。研究紙帶上的點之間的間隔，就可以了解運動物體在不同時間內(nèi)發(fā)生的位移，從而了解物體的運動情況。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器7.7.紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應(yīng)的，怎樣將紙帶上的點變成相關(guān)的數(shù)據(jù)？變成相關(guān)的數(shù)據(jù)？三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器8.8.從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點。如果數(shù)出從能夠看清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點。如果數(shù)出n n個點，個點，這些點劃分出來的時間間隔數(shù)是多少這些點劃分出來的

11、時間間隔數(shù)是多少？結(jié)論結(jié)論：測出兩個點間的距離，數(shù)一下這兩個點間共有多少個時間間隔，即有多少個0.02 s，用這個總距離去除以所需要的時間。三、練習(xí)使用打點計時器三、練習(xí)使用打點計時器9.9.怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？典型典型例題例題例例1 1 打點打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據(jù)打計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量是量是( )( )A.A.時間間隔時間間隔 B.B.位移位移C.C.瞬時速度瞬時速度 D D. .平均速度

12、平均速度ABAB四、用打點計時器測量瞬時速度四、用打點計時器測量瞬時速度用某段時間內(nèi)的平均速度粗略地表示這段時間內(nèi)某點的瞬時速度。所取用某段時間內(nèi)的平均速度粗略地表示這段時間內(nèi)某點的瞬時速度。所取的時間間隔越接近該點，這種描述方法越準確。的時間間隔越接近該點，這種描述方法越準確。四、用打點計時器測量瞬時速度四、用打點計時器測量瞬時速度典型典型例題例題五、用圖象表示速度五、用圖象表示速度1.1.圖象是表示變化規(guī)律的好方法，可以用圖象來描述物體的速度變圖象是表示變化規(guī)律的好方法，可以用圖象來描述物體的速度變化情況，那么怎樣用圖象來表示物體運動的速度呢？化情況，那么怎樣用圖象來表示物體運動的速度呢？

13、五、用圖象表示速度五、用圖象表示速度2 2：如何在坐標(biāo)紙上描點連線：如何在坐標(biāo)紙上描點連線? ?結(jié)論：結(jié)論：我們根據(jù)實測數(shù)據(jù)所描的點的走向大致看出紙帶速度的變化規(guī)律。為了更清晰，我們可以把這些點用折線連起來。注意：注意：速度的實際變化應(yīng)該是比較平滑的，所以，如果用一條平滑的曲線來“擬合”這些點，曲線反映的規(guī)律應(yīng)該與實際情況更接近。五、用圖象表示速度五、用圖象表示速度3.3.我們現(xiàn)在來觀察圖象，可以更形象直觀地顯示自己手拉紙帶的運我們現(xiàn)在來觀察圖象，可以更形象直觀地顯示自己手拉紙帶的運動情況。圖象上每一點的意義是什么？動情況。圖象上每一點的意義是什么？結(jié)論結(jié)論：表示該時刻物體的瞬時速度。典型典型

14、例題例題例例3 3 某某同學(xué)在同學(xué)在“用打點計時器測速度用打點計時器測速度”的實驗中，用打點計時的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G 共共七個計數(shù)點。其相鄰點間的距離如七個計數(shù)點。其相鄰點間的距離如圖所圖所示，示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10 s0.10 s。（1 1）試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下）試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離，計算出打下B B、C C、D D、E E、F F 五五個點時小車的瞬

15、時速度，并將各個速度值填入下個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表（要求保留三位有效數(shù)字）。表（要求保留三位有效數(shù)字）。 典型典型例題例題（2 2）將）將B B、C C、D D、E E、F F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，各個時刻的瞬時速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中，并在圖并在圖1-4-61-4-6中畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線。中畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線。0.4000.479 0.560 0.640 0.721(2)將計算出的各點速度描在坐標(biāo)紙上，并將各點用平滑的線連接起來，如圖所示鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1.1.打點計時器振針打點的周期打點計時器振針打點的周期, ,決定于

16、決定于( )( )A.A.交流電壓的高低交流電壓的高低B.B.交變電流的頻率交變電流的頻率C.C.永久磁鐵的磁性強弱永久磁鐵的磁性強弱D.D.振針與復(fù)寫紙的距離振針與復(fù)寫紙的距離B B鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2.2.圖為圖為同一打點計時器打出的同一打點計時器打出的4 4條紙帶條紙帶, ,其中平均速度最大的是哪一其中平均速度最大的是哪一條條( (打點時間間隔均相同打點時間間隔均相同)( )( )A A鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)3.3.使用打點計時器時應(yīng)注意使用打點計時器時應(yīng)注意( ( ) )A.A.無論使用電磁打點計時器還是電火花計時器無論使用電磁打點計時器還是電火花計時器, ,都應(yīng)該把紙帶穿過限都應(yīng)該把紙帶穿過限位孔位孔, ,再把套在軸上的復(fù)寫紙壓在紙帶的上面再把套在軸上的復(fù)寫紙壓在紙帶的上面B.B.使用打點計時器時應(yīng)先接通電源使用打點計時器時應(yīng)先接通電源, ,再拉動紙帶再拉動紙帶C.C.使用打點計時器在拉動紙帶時使用打點計時器在拉動紙帶時, ,拉動的方向應(yīng)與限位孔平行拉動的方向應(yīng)與限位孔平行D.D.打點計時器只能連續(xù)工作很短時間打點計時器只能連續(xù)工作很短