1.1.4實驗：用打點計時器測速度一、實驗目的1.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3.能利用v－t圖象分析實驗數據，描述物體的運動。二、實驗原理1.兩種打點計時器的比較

電磁打點計時器電火花計時器結構示意圖打點原理電磁作用下振針上下周期性振動打點脈沖電流經放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點工作電壓6V以下交流電源220V交流電源打點周期0.02s0.02s阻力來源紙帶與限位孔、復寫紙的摩擦，紙帶與振針的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦，比前者小功能功能相同，都是計時儀器2.測平均速度、瞬時速度的原理三、實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、學生電源(電火花計時器使用220V交流電源)、刻度尺、紙帶、復寫紙、導線、坐標紙等。

四、實驗過程1.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上接線柱接到6V的低壓交流電源上。(3)接通電源開關，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點。隨后關閉電源。(4)重復步驟(2)、(3)，獲得3～5條紙帶。(5)選擇一條點跡清晰便于分析的紙帶，舍去前面密集的點，找一清晰的點作為第1個點，往后數n個點，n個點之間的間隔數為(n－1)，紙帶從打第1個點到打第n個點的運動時間Δt＝0.02(n－1)s。(6)用刻度尺測量出第1個點到第n個點間的距離Δx。

2.數據處理

記錄項實驗次數點數n點劃分出的間隔數n－1運動時間Δt/s位移Δx/m平均速度v/(m·s－1)1

2

(2)用打點計時器測量瞬時速度①選取一條點跡清晰便于分析的紙帶。②從能夠看清的某個點開始，每隔四個點取一個計數點，每兩個計數點間的時間間隔T＝5×0.02s＝0.1s。在紙帶上用O、A、B、C、D…標出這些“計數點”，如圖所示。(3)用v－t圖象描述物體的運動①以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標系。②根據不同時刻的瞬時速度值，在坐標系中描點。③用平滑曲線把這些點連接起來，即得到v－t圖象。五、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統誤差。為減小誤差，應取以計數點為中心的較小位移Δx來求平均速度。2.測量計數點間的位移x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O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Δt搞錯。幾個計數點間的時間間隔為Δt＝(n－1)×0.02s。而非Δt＝n×0.02s。4.作v－t圖象不用坐標紙、尺子，坐標單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差。

六、注意事項1.實驗前，應將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，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。4.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，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，打點之后應立即關閉電源。要點一實驗原理和實驗操作[例1]

(2018·徐州高一檢測)用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移。下面是沒有按操作順序寫的不完整的實驗步驟，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當的內容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序寫在空白處。

A.在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導線，導線的另一端分別接在低壓________(選填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上。解析

A項中電磁打點計時器應使用低壓交流電源；B項中應將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔，并放于復寫紙的下方；D項中紙帶上記錄的時間Δt＝(n－1)×0.02s。合理的實驗步驟為BAEDCF。答案交流限位孔復寫紙(n－1)×0.02s

BAEDCF要點二紙帶的處理[例2]

打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺進行測量，如圖1所示，則紙帶在A、C間的平均速度為______m/s，在A、D間的平均速度為______m/s，B點的瞬時速度更接近于______m/s。圖1答案

0.35

0.42

0.35方法總結要點三數據的處理、v－t圖象[例3]

如圖2所示是用打點計時器測瞬時速度實驗時得到的一條紙帶的一部分，從0點開始依照打點的先后依次標為0、1、2、3、4、5、6…現在量得0、1間的距離x1＝5.18cm，1、2間的距離x2＝4.40cm，2、3間的距離x3＝3.62cm，3、4間的距離x4＝2.78cm，4、5間的距離x5＝2.00cm，5、6間的距離x6＝1.22cm(頻率為50Hz)。圖2(1)根據上面記錄，計算打點計時器在打1、2、3、4、5點時的速度(保留兩位小數)并填在下表中。位置12345v/(m·s－1)

(2)根據(1)中表格，在圖3中畫出小車的速度圖象。圖3將數值填入表格中位置12345v/(m·s－1)1.201.000.800.600.40(2)描點并連線得小車的速度－時間圖象。

答案見解析1.(2018·武漢高一檢測)電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據打點計時器打出的紙帶，不經計算，通過測量可以從紙帶上直接得到的物理量是(

)A.時間間隔 B.位移C.平均速度 D.瞬時速度解析時間間隔通過數紙帶上所打點的個數經過計算得出。位移可以通過測量紙帶上所打點之間的距離得出。而平均速度或者瞬時速度都是依據實驗數據通過計算得出。故選項B正確。答案

B2.(2018·衡水高一檢測)關于打點計時器使用的說法正確的是(

)A.電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源B.在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源C.使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小D.電源的電壓越高，打點的時間間隔就越小答案

C3.如圖4所示是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶。(1)已知打點計時器電源的頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________。(2)A、B、C、D是紙帶上的四個計數點，每兩個相鄰計數點間有四個點沒有畫出。從圖中讀出A、B兩點的間距x＝________cm；C點對應的速度是________m/s(計算結果保留三位有效數字)。圖4答案

(1)0.02s

(2)0.63～0.67

0.1004.某同學在“用打點計時器測速度”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A、B、C、D、E、F、G共7個測量點。其相鄰兩點間的距離如圖5所示，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔為0.10s。圖5(1)試根據紙帶上各個測量點間的距離，每隔0.10s測一次速度，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入表中(要求保留三位有效數字)。瞬時速度vBvCvDvEvF數值/(m·s－1)

(2)以A點為計時起點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在如圖6所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系