高中物理必修一14.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章运动的描述,学案,4,实验：用打点计时器测速度,古时候由于生产力不发达，计时的方法是滴水法和回影法等原始的方法。随着科学技术的发展，今天的计时方法既有钟表等一般的计时器，又有精确度极高的光电计时器，在实验室中我们用的是打点计时器，分为电磁打点计时器和电火花计时器，那么它们的工作原理、构造及使用是怎样的呢？,学点,1,电磁打点计时器和电火花计时器,对打点计时器的认识,电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。当接通6 V以下低压交流电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为,50,Hz时，它每隔,0.02,s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。,电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。当接通,220 V,交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为,50 Hz,时，它也是每隔,0.02 s,打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是,0.02 s,。,电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。,打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。,说明,：,电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，打点的时间间隔都是,0.02 s,，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。,电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图乙所示。,甲 乙,图,1-4-1,实验步骤：,把打点计时器固定在桌子上，按照要求装好纸带。,打点计时器接交流电源。,接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出了一行小点，随后立即关闭电源。,取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点，如果共有,n,个点，那么点的间隔数为,n,-1,个，则纸带的运动时间,t,0.02,（,n,-1,）,s,。,用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点,n,间的距离。,利用公式,v,=,x,/,t,计算出纸带在这段时间内的平均速度。,2.,打点计时器的使用,说明：,打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。,在使用前应了解它的结构，在使用时要遵照操作规程。,1,【,例,1】,电磁打点计时器是一种使用,_,电源的计时仪器，它的工作,电压是,_,V，当电源频率是,50,Hz时，它每隔,_,s打一,次点。使用打点计时器时，纸带应穿过,_,，复写纸应套在,_,上，并要放在纸带的,_,面；应把,_,电源用导线接,在,_,上；打点时应先,_,，再让纸带运动。,【,解析,】,电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，使用低于,V,低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上的两个点之间的时间间隔为交流电的周期，使用打点计时器时，纸带应穿过限位孔，复写纸套在定位轴上，打点时要先接通电源再让纸带运动。,使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：,在如下基本步骤中，正确的排列顺序为,_,。,A.把电火花计时器固定在桌子上,B.安放纸带,C.松开纸带让物体带着纸带运动,D.接通220 V交流电源,E.按下脉冲输出开关，进行打点,在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在,_,上，,还要检查,_,是否夹在纸带之间。,交流,接通电源,低于,6,0.02,限位孔,定位轴,上,低压交流,接线柱,纸盘轴,墨粉纸盘,A,、,B,、,D,、,E,、,C,用打点计时器测量瞬时速度的方法与步骤：,把打点计时器固定在桌子上。,按照说明把纸带装好。,启动电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一系列的点。随后立即关闭电源。,取下纸带，从能够看清的某个点开始，每隔0.1 s，即每个点取个,“,测量点,”,标出，,，如图,1-4-3,所示。,学点,2,用打点计时器测量瞬时速度,电磁打点计时器和电火花计时器的结构和原理。,练习使用打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况。,图,1-4-3,根据,v,x,/,t,计算出,0,，,1,，,2,，,5,各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，并记入下表中，点作为计时起点，,t,，便可看出手拉纸带运动的速度变化情况。,说明,：,在使用电磁打点计时器时把纸带穿过限位孔，把复写纸片压在纸带上，在使用电火花计时器时，把墨粉纸盘套在纸盘轴上。,使用时，必须先通电，再拉动纸带。,测量瞬时速度在选择测量点,0,，,1,，,2,，,，,5,时，每隔,0.1s,选择一个较好，方便计算；在选择位移,x,时，应包含上面这个点的一段位移。,用平均速度,v,=,x,/,t,代替测量点的瞬时速度，选取的,x,越小（即,t,越短），平均速度越接近瞬时速度，误差越小,。,【,例,2】,打点计时器所用电源的频率为,50 Hz,某次实验中得到的一条纸,带，用毫米刻度尺测量情况如图,1-4-4,所示，纸带在,A,、,C,间的平均速,度为,_,m/s,，在,A,、,D,间的平均速度为,_,m/s,B,点的瞬时速度更,接近 于,_,m/s,。,【,答案,】,0.17,m/s,0.35,0.42,0.35,图,1-4-4,用同一底片对着小球运动的路径每隔0.1 s拍一次照，得到的照片如图,1-4-5,所示。求到间小球的平均速度。,2,图,1-4-5,学点,3,用图象表示速度,以速度,v,为纵轴，时间,t,为横轴建立直角坐标系，根据用打点计时器测出的各时刻的瞬时速度值，用描点法在坐标系中描出各个点，再用平滑的曲线将各点连接起来，就得到一条能反映速度随时间变化关系的图线，描述速度,v,与时间,t,关系的图象，叫做速度,时间图象或,v,t,图象。,说明,：,匀速直线运动的图象是一条平行于,t,轴的直线。匀速直线运动的速度大小和方向都不随时间变化，其,v,t,图象如图,1-4-6,（,1,）所示。,从匀速直线运动的,v-t,图象不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位移，据位移公式,x=,vt,，在速度图象中就对应着边长分别为,v,和,t,的一块矩形面积（图（,2,）中画斜线的部分）。,从,v-t,图上可以直观地看出速度随时间的变化情况。,（,1,）,（,2,）,图,1-4-6,【,例,3】,在研究物体做变速直线运动的实验中，根据实验数据算出了物,体在各不同时刻的瞬时速度如下表,画出物体的,v,t,图象。,若到两测量点间距离,x,=5.6 cm,试求出,t,=0.06 s,时的瞬时速度。,【,解析,】,采用描点法作出,v-t,图象；用到间的平均速度代替,t,=0.06 s,时的瞬时速度。,【,答案,】(1),如图,1-4-7,所示（）,56 cm/s,图,1-4-7,如图,1-4-8,所示是一条利用打点计时器打出的纸带，,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到的距离如图,1-4-8,所示，求出各计数点的瞬时速度并画出速度,时间图象。,3,【,答案,】,v,1,=0.195m/s,v,2,=0.40m/s,v,3,=0.51,m/s,v,4,=0.69,m/s,v,5,=0.70,m/s,图,1-4-8,当电源频率低于,50 Hz,时，实验中实际时间间隔大于,0.02 s,数值计算时，若仍用,0.02 s,作为时间间隔来计算，实验数值比物体的实际速度偏大。,1,、,电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为,50 Hz,时，振针每隔,0.02 s,在纸带上打一个点，现在用此打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于,50Hz,时，数据计算仍然是按照每隔,0.02 s,打一点来处理的，则测出的速度数值与物体的实际速度相比，是偏大还是偏小？为什么,？,2.,平常我们见到的计时仪表如手表或电子表等，都是用指针所指刻度或显示屏上的数字表示出时间，而打点计时器既没有表盘刻度，又没有显示屏，它是怎样计录运动时间的？,打点计时器是利用在纸带上所打出的点计时的，由于打点计时器每隔相同的时间（即打点周期,T,）打一次点，所以，只要在纸带上做出从某打点,A,到另一打点,B,间的间隔数,n,，就可以知道,A,B,的时间为,t,=,nT,。,祝同学们在学习上取得更大进步！,退出,