1、理解教材新知理解教材新知把握熱點考向把握熱點考向應用創新演練應用創新演練第第4 4節節 實實驗：驗：用打用打點計點計時器時器測速測速度度考向一考向一考向二考向二第第一一章章運運動動的的描描述述考向三考向三一、實驗目的一、實驗目的(1)了解打點計時器的結構、原理及使用方法。了解打點計時器的結構、原理及使用方法。(2)學會用打點計時器測量物體的速度。學會用打點計時器測量物體的速度。(3)能利用能利用vt圖像分析實驗數據，描述物體的運動。圖像分析實驗數據，描述物體的運動。二、實驗原理二、實驗原理(1)打點計時器的原理及使用：打點計時器的原理及使用：電火花計時器電火花計時器電磁打點計時器電磁打點計時器

2、結構圖示結構圖示工作工作電壓電壓220 V交流電交流電6 V交流電交流電電火花計時器電火花計時器電磁打點計時器電磁打點計時器打點打點方式方式周期性產生電火花周期性產生電火花振針周期性上下振針周期性上下振動振動打點周期打點周期0.02 s0.02 s記錄信息記錄信息位移、時間位移、時間 三、實驗器材三、實驗器材 打點計時器、學生電源、刻度尺、紙帶、復寫紙、導打點計時器、學生電源、刻度尺、紙帶、復寫紙、導線、坐標紙。線、坐標紙。 四、實驗過程四、實驗過程 1實驗步驟實驗步驟 (1)把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復寫紙套在定位軸上，并且

3、壓在紙帶上面。把復寫紙套在定位軸上，并且壓在紙帶上面。 (2)把電磁打點計時器的兩個接線柱接到把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6 V的低壓交流的低壓交流電源上。電源上。 (7)把紙帶上能看得清的某個點作為起始點把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O，以后，以后的點分別標上的點分別標上A、B、C、D作為作為“計數點計數點”，如圖，如圖141所示，依次測出所示，依次測出O到到A、A到到B、B到到C之間的距之間的距離離x1、x2、x3。圖圖141位置位置ABCDEF(xnxn1)/ mv/(ms1) (2)利用利用vt圖像分析物體的運動圖像分析物體的運動 vt圖像。圖像。 用橫軸表示時間用橫軸表示時間

4、t，縱軸表示速度，縱軸表示速度v，建立直角坐標系。根據測量的數據在坐建立直角坐標系。根據測量的數據在坐標系中描點，然后用平滑的曲線把這標系中描點，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到如圖些點連接起來，即得到如圖142所示的所示的vt圖像。圖像。 vt圖像的意義。圖像的意義。 vt圖像非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，圖像非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運動的軌跡。它并不是物體運動的軌跡。 圖圖142 五、注意事項五、注意事項 (1)實驗前，應將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃實驗前，應將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先輕輕試拉紙帶，應無明顯的阻滯現象。動

5、，并要先輕輕試拉紙帶，應無明顯的阻滯現象。 (2)使用計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打使用計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩定后再拉動紙帶。點穩定后再拉動紙帶。 (3)手拉動紙帶時速度應快一些，以防點跡太密集。手拉動紙帶時速度應快一些，以防點跡太密集。 (4)使用電火花計時器時，應注意把紙帶正確穿好，墨粉使用電火花計時器時，應注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面。限位孔，壓在復寫紙下面。 (5)使用電磁打點計時器時，如打出點較輕或是短線，使用電磁打點計時器時，

6、如打出點較輕或是短線，應調整振針距復寫紙的高度。應調整振針距復寫紙的高度。 (6)打點計時器不能連續工作太長時間，打點之后應立打點計時器不能連續工作太長時間，打點之后應立即關閉電源。即關閉電源。 (7)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢確的做法是一次測量完畢(可先統一測量出各個測量點到可先統一測量出各個測量點到起始測量點起始測量點O之間的距離之間的距離)。讀數時應估讀到毫米的下一位。讀數時應估讀到毫米的下一位。 六、誤差分析六、誤差分析 (1)利用平均速度來代替計數點的瞬時速度自身帶來系利用平均速度來代替計數點的瞬時速

7、度自身帶來系統誤差。為減小誤差，應取以計數點為中心的較小位移統誤差。為減小誤差，應取以計數點為中心的較小位移x來求平均速度。來求平均速度。 (2)測量計數點間的位移測量計數點間的位移x帶來誤差。減小此誤差的方帶來誤差。減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計數點到起始計數點法是一次測量完成，即一次測出各計數點到起始計數點O的距離，再分別計算出各計數點間的距離。的距離，再分別計算出各計數點間的距離。 (3)計數點間的時間計數點間的時間t搞錯。幾個計數點間的時間間隔搞錯。幾個計數點間的時間間隔為為t(n1)0.02 s。而非。而非tn0.02 s。 (4)作作vt圖像不用坐標紙、尺子，坐標單

8、位選定的圖像不用坐標紙、尺子，坐標單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差。不合理，作圖粗糙帶來誤差。 七、它案設計七、它案設計(常用測速度的方法常用測速度的方法) 除用打點計時器測速度外，還可用以下的方法進行測量：除用打點計時器測速度外，還可用以下的方法進行測量： 1借助傳感器用計算機測速度借助傳感器用計算機測速度 如圖如圖143是一種運動傳感器的原理圖，這個系統由是一種運動傳感器的原理圖，這個系統由A、B兩個小盒子組成。將紅外線、超聲波發射器兩個小盒子組成。將紅外線、超聲波發射器A盒固定在小車盒固定在小車上，接收傳感器上，接收傳感器B盒固定在某一位置并調整其高度與傳感器盒固定在某一位置并調整其高

9、度與傳感器A等高。小車上等高。小車上A盒發射器對著接收器盒發射器對著接收器B，并處在同一直線上。，并處在同一直線上。將接收傳感器將接收傳感器B探測到的紅外線、超聲波到達的時間差等數探測到的紅外線、超聲波到達的時間差等數據據輸入輸入圖圖143 2利用光電門測瞬時速度利用光電門測瞬時速度 實驗裝置如圖實驗裝置如圖144所示，使一輛小所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有光電門，其中光電門，其中A管發出光線，管發出光線，B管接收光線。管接收光線。當固定在車上的遮光板通過光電門時，光線當固定在車上的遮光板通過光電門時，光線被阻擋，記錄儀上可以直接讀出光線

10、被阻被阻擋，記錄儀上可以直接讀出光線被阻擋的時間。這段時間就是遮光板通過光電擋的時間。這段時間就是遮光板通過光電圖圖144 3利用頻閃照相分析計算物體的速度利用頻閃照相分析計算物體的速度 頻閃照相法是一種利用照相技術，每間隔一定時間曝頻閃照相法是一種利用照相技術，每間隔一定時間曝光，從而形成間隔相同時間的影像的方法。在頻閃照相中光，從而形成間隔相同時間的影像的方法。在頻閃照相中會用到頻閃燈，它每隔相等時間閃光一次，例如每隔會用到頻閃燈，它每隔相等時間閃光一次，例如每隔0.1 s閃光一次，即每秒閃光閃光一次，即每秒閃光10次。當物體運動時，利用頻閃燈次。當物體運動時，利用頻閃燈照明，照相機可以拍

11、攝出該物體每隔相等時間所到達的位照明，照相機可以拍攝出該物體每隔相等時間所到達的位置。通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。置。通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。 圖圖145中是采用每秒閃光中是采用每秒閃光10次拍攝的小球沿斜面次拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的時間就是時間就是0.1 s，這樣便記錄了物體運動的時間。而物體，這樣便記錄了物體運動的時間。而物體運動的位移則可以用尺子量出。運動的位移則可以用尺子量出。圖圖145 與打點計時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率與打點計時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率相當

12、于打點計時器交變電源的頻率，而相同時間間隔出相當于打點計時器交變電源的頻率，而相同時間間隔出現的影像則相當于打點計時器打出的點跡。因此，運動現的影像則相當于打點計時器打出的點跡。因此，運動物體的頻閃照片既記錄了物體運動的時間信息，又記錄物體的頻閃照片既記錄了物體運動的時間信息，又記錄了物體運動的位移信息。至于求平均速度和瞬時速度，了物體運動的位移信息。至于求平均速度和瞬時速度，兩者都是一樣的。兩者都是一樣的。 例例1電磁打點計時器是一種使用電磁打點計時器是一種使用_電源的計電源的計時儀器，它的工作電壓為時儀器，它的工作電壓為_V以下，當電源頻率為以下，當電源頻率為50 Hz時，每隔時，每隔_s

13、打一個點；使用電磁打點計時器時，打一個點；使用電磁打點計時器時，應將紙帶穿過應將紙帶穿過_，復寫紙套在定位軸上，并要放在紙，復寫紙套在定位軸上，并要放在紙帶的帶的_面；打點時應先面；打點時應先_，再讓紙帶運動。，再讓紙帶運動。 解析解析電磁打點計時器需要使用電磁打點計時器需要使用6 V以下的低壓交流以下的低壓交流電源，它每隔一個周期打一個點，因此紙帶上相鄰兩個點電源，它每隔一個周期打一個點，因此紙帶上相鄰兩個點之間的時間間隔為一個周期；使用電磁打點計時器時，紙之間的時間間隔為一個周期；使用電磁打點計時器時，紙帶應穿過兩個限位孔，復寫紙套在定位軸上，紙帶要放在帶應穿過兩個限位孔，復寫紙套在定位軸

14、上，紙帶要放在復寫紙的下面；打點時應先接通電源，再讓紙帶運動。復寫紙的下面；打點時應先接通電源，再讓紙帶運動。 答案答案交流交流60.02兩個限位孔上接通電源兩個限位孔上接通電源 例例2打點計時器所用電源的頻率為打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，某次，某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖146所示，紙帶在所示，紙帶在A、C間的平均速度為間的平均速度為_ m/s，在，在A、D間的平均速度為間的平均速度為_ m/s，B點的瞬時速度更接近于點的瞬時速度更接近于_ m/s。圖圖146答案答案0.350.420.35 例例3如圖如圖147所示，是一條利用打點計時所示，是一條利用打點計時器打出的紙帶，器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數點，是七個計數點，每相鄰兩個計數點之間還有四個點未畫出，各計數點每相鄰兩個計數點之間還有四個點未畫出，各計數點到到0的距離如圖所示。求出各計數點的瞬時速度并畫出