实验：用打点计时器测速度.doc

实验：用打点计时器测速度（教案）孙国喜学习目标：1、了解打点计时器的计时原理，知道纸带中包含的运动信息，提高动手操作能力。2、动手操作、合作探究，体会间接测量物理量的方法。3、全力投入，规范操作，培养团结合作精神和认真态度。重点：纸带上记录的信息与物体运动情况的对应及分析。难点：打点计时器的原理；记录的信息与运动情况的分析。一、知识准备1、初中我们学过速度，那么确定速度需要知道哪几个物理量？2、同桌两位同学，一位同学手拿一支彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1cm的长纸带，使纸带在前一位同学的笔下沿着直线缓慢向前移动，前一位同学按照一定的时间间隔点击纸带（比如每秒1次，或每秒2次），在纸带上他们会获得哪些信息？3、v—t图象就是以速度为纵轴、以时间为横轴的一个直角坐标系，它能反映物体的速度随时间的变化关系。二、实验目的1、了解打点计时器的使用方法，理解根据纸带测量速度的原理。2、学会用打点计时器粗略测量瞬时速度。三、实验原理1、电磁打点计时器是一种使用的计时仪器，工作电压为，当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，振针也就跟着上下振动。如果电源的频率为50Hz，振针就会通过复写纸每隔0.02s在纸带上打出一个小点，如图。2、电火花计时器使用时，套在纸盘轴上，并把纸带穿过限位孔，接通电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹。当电源的频率是50Hz时，每隔在纸带上打一个点，如图所示。四、实验器材电磁打点计时器（或电火花计时器），木板，，，，导线。五、实验步骤1、将电磁打点计时器（或电火花计时器）固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，将复写纸正面朝下套在定位轴上，并且将纸带压在下面。2、将打点计时器的两个接线柱接到低压交流电源上。3、打开打点计时器电源开关，用手水平拉动纸带，纸带上就打下一系列小点。4、关闭电源开关，取下纸带，从纸带上能看清的某个点O开始，数一下纸带上共打下的点的个数，则点与点之间的间隔数为个，从O点开始纸带的运动时间为六、数据处理和误差分析1、数据处理：（1）把纸带上能看清的某个点作为计时起点O，以后的每个点依次标上A、B、C、D……，如图所示，将测量结果记录在表一中。由于打点为、、……，如图所示，将测量结果记录在表一中。由于打点周期恒定，即相邻计时点对应的时间间隔相同，所以相邻时点间距离的大小情况应能反映拉动纸带时的运动快慢情况。某计时点相邻前后两个计时点间的距离除以打点时间间隔的二倍即为该段位移内（或时间内）的平均速度。由于打点时间间隔较小，故可以近似地认为所求平均速度即为该计时点对应的瞬时速度。将所得结果填入表二中。（2）分析表中数据可以看出瞬时速度的变化，以确定纸带的运动情况。（3）在坐标纸上建立速度一时间图象，根据表中数据选取合适的标度描点，用一条平滑的曲线“拟合”所描各点，由图象判断纸带的运动情况。2、误差分析：本实验的误差主要来源于长度的测量和时间的确定，为减小误差，在测量各段距离时可将刻度尺的零刻度线跟O点对齐，依次读出A、B、C……各点到O点的距离，最后再计算出相邻计时点之间的距离；而时间的误差主要是由于交流电周期不稳定而造成的。打点计时器的原理及使用（重点）问题1：当交流电源频率为50Hz时，打点计时器每隔多少时间打一次点？问题2：电磁打点计时器的工作电源为什么使用交流电，直流电可以吗？问题3：两种打点计时器各有什么特点？针对训练：1、打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，它每隔0.02s打一次点，因此纸带上的点迹就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点迹之间的间隔，就可以了解物体运动的情况，如图所示。那么：A、B两点间的时间间隔为，A、E两点间的时间间隔为，A、B两点间的距离为，B、D两点间的距离为。问题1：如何使用打点计时器？问题2：某同学在完成该实验时，是先拉动纸带后通电打点，会出现什么结果？问题1：如何通过纸带判断物体运动的快慢？已知物体做加速运动，那么是纸带上点迹间隔距离小的一端连接物体还有点迹间隔距离大的一端连接物体？问题2：怎样用图象表示物体的运动快慢？问题3：纸带上某点瞬时速度怎样表达？3、当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上的点迹说法正确的是（）A、点迹记录了物体运动的时间B、点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C、点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D、点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况八、当堂检测1、根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）A、时间间隔B、位移C、瞬时速度D、平均速度2、图中是打点计时器的构造示意图，图中各部分的名称是：①；②；④；⑤；⑥