專題 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 高中物理課件（2019人教版必修第一冊(cè)）

專題實(shí)驗(yàn):用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器

一.兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器永久磁鐵限位孔紙帶線圈振針振片復(fù)寫紙電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作原理工作原理交流與討論：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源工作，想一想能不能使用直流電源，為什么？放電針紙盤軸墨粉紙盤電源開關(guān)正脈沖輸入插座負(fù)脈沖輸入插座電火花計(jì)時(shí)器工作原理工作原理交流與討論：從原理上考慮，電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，哪個(gè)更好些，誤差可能會(huì)更?。炕鸹ǚ烹婋姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器構(gòu)造工作電壓4～6v的交流電220v的交流電頻率頻率為50Hz，每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)工作原理被交變磁場(chǎng)磁化的振片在永久磁鐵作用下振動(dòng)，振針打在復(fù)寫紙上使紙帶上打出一系列的點(diǎn)。接通電源，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，在運(yùn)動(dòng)的紙帶上就打出一行點(diǎn)跡。說明電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)紙帶受阻力較小，系統(tǒng)誤差較小，應(yīng)優(yōu)先選用。兩種計(jì)時(shí)器的比較操作步驟固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝紙帶啟動(dòng)電源，拉紙帶，隨后立即關(guān)閉電源交流與討論：為什么先通電，然后才讓紙帶運(yùn)動(dòng)，而不是先讓紙帶運(yùn)動(dòng)后通電？二.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（1）時(shí)間：(電源頻率50Hz，每隔________秒打一個(gè)點(diǎn))（2）位移:0.02思考：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶可以記錄哪些信息?研究紙帶→研究物體運(yùn)動(dòng)DG2、測(cè)量原理：1、思想方法:極短時(shí)間內(nèi)，平均速度可近似代替某點(diǎn)的瞬時(shí)速度.所取的時(shí)間間隔越小，算出的平均速度越接近該點(diǎn)的瞬時(shí)速度.根據(jù)紙帶求瞬時(shí)速度問題1：怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度?

△x0.1s問題2：如何測(cè)量E點(diǎn)的瞬時(shí)速度？DFGDFGDF△x△t測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度如何計(jì)算平均速度X1X4X3X2X7X6X50

1

2

3

4

5

6

7思考：需要測(cè)量什么？怎么計(jì)算？思考：如何計(jì)算1點(diǎn)到3點(diǎn)之間的平均速度？平均速度與瞬時(shí)速度時(shí)間位移v=——ΔtΔx_平均速度：如何計(jì)算瞬時(shí)速度0123

4

5

思考：需要測(cè)量什么？怎么計(jì)算？思考：應(yīng)如何測(cè)量打3點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度？？哪個(gè)更好？其他測(cè)量速度的方法頻閃相機(jī)討論：從頻閃照片中能得到什么信息？討論：物體的運(yùn)動(dòng)快慢如何變化？討論：如果需要測(cè)量物體速度，還需要知道什么信息？形象的表示物體速度變化——用圖象表示速度00.020.040.080.060.100.120.140.200.400.600.801.001.201.40(1)在方格紙上建立直角坐標(biāo)系(2)根據(jù)各v、t數(shù)據(jù)，

將(v，t)作為一組坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)

1.作圖步驟:(3)用折線或平滑曲線把這些點(diǎn)連接起來，做出圖線速度－時(shí)間圖象(v－t圖象)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度紙帶的測(cè)量和數(shù)據(jù)處理（1）建系（2）描點(diǎn)（3）作圖？圖象法交流與討論：測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移時(shí)，逐個(gè)測(cè)量較好，還是一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O的距離，再計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離較好？速度－時(shí)間圖像（v-tgraph）科學(xué)漫步

氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器用光電門測(cè)量瞬時(shí)速度典題精析例1.使用電火花計(jì)時(shí)器來分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中，有如下基本步驟：A.把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上B.安裝好紙帶C.松開紙帶，讓物體拉著紙帶運(yùn)動(dòng)D.接通220V交流電源E.按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)這些步驟正確排列順序?yàn)?/p>

解析：固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器→穿紙帶→接通電源→按下脈沖開關(guān)→拉動(dòng)紙帶。故答案是ABDEC.規(guī)律方法技巧要做好這類題目，要注意以下幾點(diǎn)：1.物體放在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位直2.先接通電源，后拉動(dòng)紙帶3.最后別忘了斷開電源。一定是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，后拉動(dòng)紙帶典題精析例2.關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，下列敘述中正確的是（）A．點(diǎn)跡均勻，說明紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)B．點(diǎn)跡變稀，說明紙帶做加速運(yùn)動(dòng)C.點(diǎn)跡變密，說明紙帶做加速運(yùn)動(dòng)D.相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等

解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)的頻率一定，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相等，如果紙帶勻速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)跡均勻；如果紙帶加速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)跡變?。蝗绻垘p速運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)跡變密。故答案是ABD.規(guī)律方法技巧要做好這類題目，要注意以下幾點(diǎn)：1.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶為研究對(duì)象2.分要的紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間間隔的變化情況3.若點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運(yùn)動(dòng)，若點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距越來越大，則物體做加速運(yùn)動(dòng)，反之做減速運(yùn)動(dòng)。典題精析例3.如圖為某次實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，圖中O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D為每隔兩點(diǎn)選定的計(jì)數(shù)點(diǎn)。。根據(jù)圖中標(biāo)出的數(shù)據(jù)，打A、D點(diǎn)時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度有多大？打B點(diǎn)時(shí)刻紙帶的瞬時(shí)速度有多大？解析：AD段的平均速度規(guī)律方法技巧要做好這類題目，要注意求平均速度和瞬時(shí)速度的步驟：1.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶為研究對(duì)象2.求出該段紙帶對(duì)應(yīng)的位移△x，數(shù)出相應(yīng)的點(diǎn)跡間隔數(shù)，求出△t3.利用v=△x/△t求出該段的平均速度，若某點(diǎn)包含在該段位移中，可用平均速度表示該點(diǎn)的瞬時(shí)速度

。當(dāng)時(shí)間間隔很短時(shí)，可用平均速度代替瞬時(shí)速度，故B點(diǎn)的瞬時(shí)速度課堂小結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有光電門，其中A管發(fā)出光線，B管接收光線．當(dāng)固定在車上的遮光板通過光電門時(shí)，光線被擋住，記錄儀上可以直接讀出光線被擋住的時(shí)間Δt.這段時(shí)間就是遮光板通過光電門的時(shí)間．根據(jù)遮光板的寬度Δ

x和測(cè)出的時(shí)間Δ

t

，就可以算出遮光板通過光電門的平均速度.由于遮光板的寬度Δ

x很小，因此可以認(rèn)為，這個(gè)平均速度就是小車通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度。拓展：借助現(xiàn)代科技儀器測(cè)速度1．光電門測(cè)速度2．頻閃照相測(cè)速度頻閃照相法是一種利用照相技術(shù)，每間隔一定時(shí)間曝光，從而形成間隔相同時(shí)間的影像的方法．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，照相機(jī)可以拍攝出該物體每隔相等時(shí)間所到達(dá)的位置．通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片．與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交變電源的頻率，而相同時(shí)間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)跡．因此，運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片既記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間信息，又記錄了物體運(yùn)動(dòng)的位移信息．求平均速度和瞬時(shí)速度，兩者都是一樣的．3．傳感器測(cè)速度下圖是一種運(yùn)動(dòng)傳感器的原理圖，這個(gè)系統(tǒng)由A、B兩個(gè)小盒子組成．固定在運(yùn)動(dòng)物體上的A盒中裝有發(fā)射器，可同時(shí)發(fā)射紅外線脈沖(光速c＝3×108m/s)和超聲波脈沖(常溫下聲速v＝340m/s)，固定的B盒中裝有接收裝置，利用接收的時(shí)間差確定A、B間的距離，由兩次測(cè)得的距離Δx和兩次發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔Δt可求出A的速度．c?v，則x1＝vt1，x2＝vt2，Δx＝x2－x1，Δt＝t2－t1，vA＝Δx/Δt，如圖所示．例題：用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器更能精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度．如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過第一個(gè)光電門的時(shí)間Δ