用实验用打点计时器测速度.pptx

4 实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度先记录先记录 后测量后测量问题提出：如何测定运动物体在某一段时间内或问题提出：如何测定运动物体在某一段时间内或 某一时刻的运动快慢？某一时刻的运动快慢？思考：如何记录物体运动过程的位置呢？思考：如何记录物体运动过程的位置呢？游戏：研究手运动的快慢游戏：研究手运动的快慢你你的的左左手手拿拿着着一一块块表表,右右手手拿拿着着一一枝枝铅铅笔笔你你的的同同伴伴牵牵动动一一条条宽宽约约1 1 cmcm的的长长纸纸带带，使使纸纸带带在在你你的的笔笔下下沿沿着着直直线线缓缓慢慢向向前前移移动每隔动每隔1s1s你用铅笔在纸上点一个点。你用铅笔在纸上点一个点。看看怎样做看看怎样做?1、相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大2、牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?纸带运动的快慢不均匀，点子的间隔也不均匀，但对相邻两点间的时间间隔没有影响纸带上的点记录了与纸带相连的物体运动的时间及位移 受受到到这这个个游游戏戏的的启启发发，人人们们设设计计制制作作了了一一种种能能精精确确记记录录运运动动物物体体在在一一定定时时间间间间隔隔内内位位移移的的仪器，这就是打点计时器仪器，这就是打点计时器观察电磁打点计时器并自主阅读课本观察电磁打点计时器并自主阅读课本19页相关内容，明页相关内容，明确它的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法确它的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法 一、电磁打点计时器电磁打点计时器有哪些组成部分？各部分的名称是什么电磁打点计时器有哪些组成部分？各部分的名称是什么？请在图中分别指出？请在图中分别指出.p1、电磁打点计时器的结构、电磁打点计时器的结构振针振针限位孔限位孔永久磁铁永久磁铁线圈线圈振片振片纸带纸带复写纸复写纸p2、电磁打点计时器的、电磁打点计时器的工作原理工作原理 电电磁磁打打点点计计时时器器是是一一种种使使用用_电电源源的的计计时时仪仪器器工工作作电电压压为为_当当电电源源的的频频率率是是50Hz时时，它它每每隔隔_s打打一一次次点点通通电电以以前前，把把纸纸带带穿穿过过_，再再把把套套在在定定位位轴轴上上的的_压压在在纸纸带带的上面的上面p3、使用说明使用说明交流交流46V0.02限位孔限位孔复写纸片复写纸片交流与讨论n电磁打点计时器能否使用直流电源，为什么？电磁打点计时器能否使用直流电源，为什么？不能，因为工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁不能，因为工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动。若使用直铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动。若使用直流电源振片将无法振动，打点计时器将打不出点。流电源振片将无法振动，打点计时器将打不出点。1 1 避免长期工作导致的线圈发热而损坏避免长期工作导致的线圈发热而损坏n开启电源打点完毕后要及时关闭电源，开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？这样做有什么好处？2 不关闭电源，打点计时器会一直打点，不关闭电源，打点计时器会一直打点，这些多余的点难以区分，会影响我们分析这些多余的点难以区分，会影响我们分析数据数据观察电火花计时器并阅读其使用说明书，明确它的结构、各部分观察电火花计时器并阅读其使用说明书，明确它的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法的名称、工作原理及使用方法二、电火花打点计时器说一说：说一说：电火花计时器的构成电火花计时器的构成放电针放电针纸盘轴纸盘轴电源开关电源开关墨粉纸盘墨粉纸盘工作原理：工作原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经过放电针、墨粉纸盘到器发出的脉冲电流经过放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的线带纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的线带上就打出一行点迹上就打出一行点迹.p3、使用说明：使用说明：电电火火花花打打点点计计时时器器是是一一种种使使用用_电电源源的的计计时时仪仪器器工工作作电电压压为为_当当电电源源的的频频率率是是50Hz时时，它它每每隔隔_s打一次点打一次点交流交流220V0.02三、三、关于打点周期关于打点周期T1、打点计时器的打点周期T由输入电源的频率f决定。频率f：每秒打点的次数（赫兹Hz）周期T：打一次点所经历的时间（秒s）T=1/f 2、我国交流电的f均为50Hz，故打点周期T=0.02s即：每隔0.02s打一个点 相邻两个点之间的时间间隔为0.02s相同点：打点周期相同：T=0.02s1.打点方式不同电磁打点计时器：利用振动的振针打点电火花计时器：利用火花放电打点2.电源电压不同电磁打点计时器：6V以下交流电电火花计时器：220V交流电振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动两种打点计时器的共同点与不同点两种打点计时器的共同点与不同点3.精确度不同2两种打点计时器相比，哪个更好些？为什两种打点计时器相比，哪个更好些？为什么？么？电火花计时器可能会更好些，因为：电火花计时器可能会更好些，因为：(1)(1)电电磁磁打打点点计计时时器器打打点点时时振振针针和和纸纸带带间间的的摩摩擦擦较较大大而而电电火火花花计计时时器器使使用用中中运运动动阻阻力力极极小小，这这种种极极小小阻阻力力来来自自于于纸纸带带运运动动的的本本身身，而而不不是是打点产生的打点产生的.(2)(2)电电火火花花打打点点计计时时器器的的记记时时精精度度也也远远优优于于电电磁磁打打点点计计时时器器，同同时时它它的的操操作作简简易易，学学生生使使用用安全可靠安全可靠四、打点计时器的作用1、直接测出：1）两点间的时间间隔：f为50Hz时，相邻两点的时间间隔t=1/f=0.02s 若共有n个点，则有 个时间间隔；若两点间间隔n个点，则有 个时间间隔。2）两点间位移：刻度尺测量，读数估读一位，注意单位统一2、间接测出：纸带速度（纸带的运动情况）物体运动情况n-1n+1例例1 1 电磁打点计时器的打点周期取决于电磁打点计时器的打点周期取决于()A A交流电压的高低交流电压的高低 B B交流电的频率交流电的频率C C永久磁铁的磁性强弱永久磁铁的磁性强弱 D D振针与复写纸间的距离振针与复写纸间的距离 B要求：要求：（1）步骤正确）步骤正确.（2）点迹清晰，间距合适，有足够多的点）点迹清晰，间距合适，有足够多的点.五、练习使用打点计时器操作步骤 （1）固定计时器 （2）穿纸带 （3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源（4 4）取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数）取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点。如果数出出若干个点。如果数出n n个点，这些点划分出来的时个点，这些点划分出来的时间间隔数是多少间间隔数是多少?（5 5）用刻度尺测量出第一个点到第）用刻度尺测量出第一个点到第n n个点的个点的距离距离共共(n(n一一1)1)个，时间间隔个，时间间隔t=(n-1)0.02St=(n-1)0.02S六、纸带的处理t t？x x？1、测平均速度（一段时间或者一段位移的平均速度）（1）要测的量（2）关系式点迹密集的地方速度小点迹密集的地方速度小点迹的疏密与纸带点迹的疏密与纸带速度大小有什么关速度大小有什么关系？系？2、测瞬时速度：用包含测量点在内的一小段位移的平均速度来表示该测量点的瞬时速度（用包含了测量点E在内的一小段位移DG的平均速度来表示点E的瞬时速度）D DGG包含测量点的位移取得太小，造成计时不便，且容易引起包含测量点的位移取得太小，造成计时不便，且容易引起较大误差较大误差;选的太大，会影响瞬时速度的精确性；所以要根选的太大，会影响瞬时速度的精确性；所以要根据据实际情况实际情况选取这段位移选取这段位移。D D D DF F F FD D D DF F F FD D D D F F F Fx/tx/t可以大致表示可以大致表示DFDF间各点的瞬时速度，两边点离得间各点的瞬时速度，两边点离得越近算出的平均速度接近越近算出的平均速度接近E E点的瞬时速度，但过小的间距点的瞬时速度，但过小的间距也会增大测量的误差也会增大测量的误差.注意：注意：用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度V VE E=V=VD-FD-F=D D D DF F F F1.1.思想方法思想方法:用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点计算出所取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确的瞬时速度就越精确.2.2.测量原理：测量原理：瞬时速度的求法瞬时速度的求法XXtt0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 3xx0 0 xx1 1xx2 2xx3 3表表2 2 手拉纸带在几个时刻的瞬时速度手拉纸带在几个时刻的瞬时速度位置位置0 01 12 23 3t/st/sv/(msv/(ms-1-1)填填写写表表格格【小结】谈谈你本节课的学习体会n知识方面知识方面n物理思想和研究方法方面物理思想和研究方法方面先记录后测量的方法先记录后测量的方法间接测量的思想间接测量的思想打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况请你用简短的语言描述下1图所示每条纸带记录的物体的运动情况课堂训练课堂训练如图所示，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测出各点间的距离为：AC=14.2 mm，AD=24.8 mm那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为_m/s，纸带在AD间的平均速度为_m/s；B点的瞬时速度更接近于_m/s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16打点计时器实验误差讨论及纸带的分析打点计时器实验误差讨论及纸带的分析.1.对纸带上的点迹说法正确的是？对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。：点迹记录了物体运动的时间。B：点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况。：点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况。C：点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的体积和大小。：点迹在纸带上的分布情况，反映了物体的体积和大小。D：点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移：点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移(ABD)2.采取下列那些措施，有利于减少纸带因受摩擦而产生的误差？采取下列那些措施，有利于减少纸带因受摩擦而产生的误差？A：该用：该用6v直流电源直流电源B；电源电压越低越好；电源电压越低越好C：用平整的纸带，不用皱折的纸带：用平整的纸带，不用皱折的纸带D：纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜：纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜(CD)3.打出的点迹不够清晰的原因可能是打出的点迹不够清晰的原因可能是？A：电源电压偏低：电源电压偏低B：永磁体磁性不足：永磁体磁性不足C：振针位置过高：振针位置过高D：复写纸陈旧：复写纸陈旧E：振动片不在永磁体的中央：振动片不在永磁体的中央4.打出的是短线而不是点是什么原因？打出的是短线而不是点是什么原因？原因：振针距离复写纸的太近，出现这种情况应该原因：振针距离复写纸的太近，出现这种情况应该调整一下振针距离复写纸的高度，使之增大一些。调整一下振针距离复写纸的高度，使之增大一些。(ABCDE)n012345V m/s0.050.10.20.30.280.280 1 2 3 4 5 6 7 80.60.50.40.30.20.1t/10-1sv/(ms-1)八、八、用图象表示速度用图象表示速度