实验一用打点计时器测速度.doc

实验：用打点计时器测速度
制卷：吴耀方 审核：曹杭云 审批： 日期：2012-9-22
一．学习目标
1. 学习使用打点计时器。
2. 学会使用打点计时器测平均速度。体会测瞬时速度的方法。在实验过程中，掌握正确的方法，结果要符合实验事实。
二、重点和难点
重点：1、学会使用打点计时器
备注：
2、能根据纸带计算物体运动的瞬时速度
3、会用描点法描绘物体的速度—时间图象，并从中获取物理信息
难点：处理纸带的方法，用描点法画图象的能力
三、学习内容：
1. 电磁打点计时器
电磁打点计时器的构造如图所示，包含底座、接线柱、线圈、振片、振针、永久磁铁、限位孔、定位轴等部件。
电磁打点计时器是一种使用 电源的计仪器，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 s在纸带上打出一个小点。
2. 电火花计时器
电火花计时器的构造如图甲所示，包含电源插头、脉冲输出插座、脉冲输出开关、压纸条、纸盘轴、墨粉纸盘等部件。

使用时， 套在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间，接通 交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生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。当电源的频率是50Hz时，每隔 s在纸带上打一个点。
电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，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。
3. 练习使用打点计时器
1. 将打点计时器固定在桌子上。
备注：
2. 装好纸带，连接好电源。
3. 启动电源，用手水平拉纸带，打完点后立即关闭电源。
4. 重复3的步骤再打几条纸带。
5. 选一条点迹清晰的纸带，从某个点开始，标出几个（一般6—8个）点。
例1:一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（      ）
A．接在直流电源上                B．电源电压不稳
C．电源频率不稳                  D．打点针压得过紧

问题1：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？

问题2：如果纸带上的点迹分布不均匀，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？

4. 用打点计时器测瞬时速度
据量出的D、G间的距离和时间间隔，算出D、G间的平均速度。用这个速度代表纸带经过E点时的 ，如果再小一些（如D、F之间），用平均速度代表某点的瞬时速度会 。
即：某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的两点间的平均速度来表示。如图所示，或

说明 在粗略计算E点的瞬时速度时，可利用公式来求解。但须注意的是，如果取离E点越近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E点的瞬时速度。

5. 用图象表示速度
质点运动的速度可以用图象来表示。在平面直角坐标系中，用纵轴表示 ，用横轴表示 ，将各个时刻的速度在坐标平面上表示出来。然后用 “拟合”所描各点，这就是速度一时间图象或v-t图象。

三．典型例题
例2. 打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了
A. 物体运动的时间
B. 物体在不同时刻的位置
C. 物体在不同时间内的位移
D. 物体在不同时刻的速度
例4 如图所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，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。

四．巩固练习
1. 下列关于电磁打点计时器的说法中正确的是 （ ）
A. 打点计时器使用低压直流电源
B. 打点计时器使用低压交流电源
C. 使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02s
D. 使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1s
2. 使用打点计时器时应注意 （ ）
A. 无论使用电磁打点计时器还是电火花打点计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面
B. 使用打点计时器时，应先接通电源，再拉动纸带
C. 使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行
D. 使用打点计时器时，应将打点计时器先固定在桌子上
3. 利用打点计时器打出的纸带 （ ）
A. 能准确地求出某点的瞬时速度
B. 只能粗略地求出某点的瞬时速度
C. 能准确地求出某段时间内的平均速度
D. 可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
4．某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能原因是 ( )
A．复写纸放反 B．使用了直流电源 C．振针过短 D．纸带运动过快
5．小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点间的距离为18 cm，则 ( )
A．小车运动的平均速度为0.03m/s
B．小车运动的平均速度为1.5m/s
C．小车运动的平均速度为1.8m/s
D．小车运动的平均速度为180m/s

6．某同学用手水平地拉动纸带通过打点计时器后，纸带上打下了一列点，他要根据这些点计算纸带运动的平均速度，下列操作正确的是 ( )
A．他首先查清共有多少个点
B．首先从第一个能看清的点数起，查清共有多少个点
C．分别测出每两个相邻清晰点间的距离，然后相加，把相加的结果作为所有能看清点间的长度，用来计算平均速度
D．分别测出每两个相邻清晰点间的距离，用来计算各段的平均速度
7．打点计时器打点的周期，决定于 ( )
A．交流电压的高低 B. 交流电的频率；
C．永久磁铁的磁性强弱； D. 振针与复写纸间的距离．
8．在练习使用打点计时器的实验中，某同学操作中有以下实验步骤，步骤顺序排列正确的是 ( )
①．把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上，按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带，纸带上就打下一列小点
②．把电火花计时器固定在桌子上
③. 将纸带穿过打点计时器的限位孔，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间
④．用刻度尺测量纸带通过的距离x
⑤．取下纸带数一下纸带上共有多少个点，记为N，则点子的间隔数为（N -1），纸带的运动时间为（N -1）0.02 s
⑥．计算纸带运动的平均速度： v=Δx/Δt, 把结果填入下表：
点子数N
点子间隔数N -1
运动时间t/s
位移x/m
平均速度v/(ms-1)

A．①②③④⑤⑥ B. ②③①④⑤⑥ C. ②③①⑤④⑥ D. ②①③⑤④⑥
9．某人在练习使用打点计时器的实验中拉动纸带经0.4 s在纸带上应打下的计时点数目为( )
A. 19个 B. 20个 C. 21个 D.22个
10．如图所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离x1=5.18 cm，1、2间的距离x2=4.40 cm，2、3间的距离x3=3.62 cm， 3、4间的距离x4=2.78 cm，4、5间的距离x5=2.00 cm，5、6间的距离x6=1.22 cm （f=50Hz）
A
B
9
7
5
3
2
1
0
4
6
8

⑴根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中。

位置
1
2
3
4
5
v/ (m·s-1)

⑵根据（1）中表格，在图画出小车的速度时间图象。并说明小车速度变化特点。

1.2
0.04
0.1
0.16
0.2
t/s
v/m

11、 在测定速度的实验中，使用打点计时器测量小车速度，实验得到一条纸带如图所示，0、1、2、3……是选用的计数点，每相邻的计数点间还有3个打出点没有在图上标出。图中还画出了某次实验将米尺靠在纸带上进行测量的情况，图中所给的测量点的读数分别是 、 、 和 。

12、. 在“用打点计时器测速度”的实验中，某次实验中的纸带如图所示，取O为起点位置，每隔5个间隔为一个计数点。实验使用的电源是50Hz的低压交流电源，其中OA＝0.60cm，OB＝2.4cm，OD＝9.60cm。已知物体在相等时间内位移的增量相同。则OC距离是 cm；在B计数点处的瞬时速度= m／s。（图中单位为cm）

13、. 用接在50Hz交流电源上的打点计时器，测定小车的运动情况。某次实验中得到一条纸带，如图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个记数点，分别标明0、1、2、3……，量得0与1两点间距离x1＝30mm，2与3两点间的距离x2＝48mm，则小车在0与1两点间平均速度为＝ m／s，在2与3两点间的平均速度＝ m／s。据此可判定小车做 。