实验专题——用法打点计时器测速度。
一、理论基础。
一）打点计时器。
1、打点计时器的结构。
2、两种计时器的比较。
1）都使用交流电源，但工作电压不同，电磁打点计时器工作电压为6v以下，电火花打点计时器工作电压为220v，若交流电的频率为50hz，则打点周期为0.02s．
2）工作原理不同，但作用相同，纸带上的点可记录与之相连的运动物体的时间间隔和位移．
3）电磁打点计时器使用振针和复写纸打点；电火花打点计时器使用电火花和墨粉打点．
4）使用电火花计时器时，应把两条纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面．
5）电火花打点计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就较小．
二）用打点计时器测量瞬时速度。
1．练习使用打点计时器。
1) 把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔并压在复写纸(或墨粉盘)下面，也可以让两条纸带夹住墨粉盘．
2) 先接通电源，后拉动纸带；纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．
3) 取下纸带，从能看得清的某个点数起，数出共有多少个点，如果有n个点，那么打点的间隔数为（n-1）个，则纸带的运动时间t＝(n-1)0.02s.
4) 用刻度尺测量从开始计数的一点到最后一点间的距离．
2．用打点计时器测量瞬时速度．
方法：如下图所示，根据d、f两点的位移δx和时间δt，算出平均速度，用这个平均速度来代表经过e点的瞬时速度．
注意事项。1)电磁打点计时器振针的高度应适当，并且不要松动，否则会出现漏点、双点，甚至打出的是短横线等情况，而且可能对纸带产生过大的摩擦阻力．
2)复写纸片或墨粉纸盘不要装反，每打完一条纸带，应将它们的位置调整一下，以充分利用它的不同部位，保证打点清晰．
3)实验时要先接通电源，计时器稳定后，再让纸带运动，每打完一条纸带要及时切断电源．
4)释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置．
5)要注意计时点和计数点的不同．
思考与讨论：振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因？怎样调整？
1）如果是压纸框的位置太高阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置。
2）可能是电压较低，可适当调高一点电压。
3）可能是振动片的振动太小，振针打不到纸带上，可调整振动片的位置。
4）可能是振针的位置太高，可以调整振针的位置，直到打出点为止。
5）可能是复写纸陈旧，可换新的复写纸。
特别提醒：1．使用打点计时器时，应先接通电源，后释放纸带．
2．这里用平均速度代表瞬时速度，是一种近似，是一种方法——极限思想．
四）用v－t图象分析实验数据。
可在方格纸上建立直角坐标系，用纵坐标表示物体运动的速度v，用横坐标表示时间t，根据各个时刻的速度，将(v，t)作为一组坐标再进行描点，将所描的点连成平滑曲线后得出的图象称为速度时间图象(v-t图象)，简称速度图像．
对速度图像的理解。
1．读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻．
在右图中，0时刻的速度为v0，t时刻的速度为vt.
2．求出物体在某段时间内速度的变化量或物体发生某一速度变化所经历的时间．在右图中，0～t时间内速度的变化量为δv＝vt－v0.
3．判断运动方向．根据速度的正、负判断运动方向，速度为正，表示物体沿正方向运动；速度为负，表示物体沿负方向运动，在右下图中，0～t1时间内物体沿正方向运动，t1～t2时间内，物体沿正方向运动。
t2～t3时间内，物体沿负方向运动。
t3～t4时间内，物体沿负方向运动．
4．比较物体速度变化的快慢．在v-t图象(如右图所示)中，直线的倾斜程度(斜率)反映了物体速度改变的快慢，倾斜程度越大，注意：v－t图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物体的运动轨迹．
2、典型例题。
例1.【2014四川省成都七中高一上期中试题】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，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．加速度 d．平均速度。
解析：a、打点计时器是每隔0.02s打下一个点，所以数点就知道时间间隔，故a正确；
b、位移利用刻度尺直接测量两点之间的距离即可得出，故b正确；
c、加速度大小可以通过匀变速直线运动的推论逐差法求出，故c错误；
d、平均速度的求解需要运用物理公式，故d错误．
答案：ab例2.【2013-2014学年浙江省茅盾中学高一上学期期中考试物理试卷】利用打点计时器打出的纸带可求出（ ）
a.能准确求出某点的瞬时速度。
b.能粗略地求出某点的瞬时速度。
c.能准确求出某位移内的平均速度。
d.某时段的物体通过的位移。
解析：打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间．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．应用=能准确地求出某段时间内的平均速度．当δt取得比较小时，这个平均速度可粗略代表纸带经过其中点时的瞬时速度．
答案：bcd
例3.【2013-2014学年江苏省宿迁市马陵中学高一上学期期中考试物理试卷】学校进行乒乓球比赛，某同学拍摄比赛**，洗出后发现**上的乒乓球不是圆形的，而是有了一段“尾巴”，经测量和计算，可知乒乓球连“尾巴”在内共长14.4cm。
已知乒乓球直径为4cm，照相机**时间是1/60s，可知乒乓球在这1/60s内发生的位移是___m，乒乓球飞过镜头时的速度为___m/s。
解析：乒乓球在160s内发生位移x＝14.4cm－4cm＝10.4cm＝0.104m，飞过镜头速度v＝xδt＝0.014160m/s＝6.24m/s。
答案：0.104 6.24
例4.(多选) 【2012-2023年河北邯郸馆陶县第一中学高一上期中考试】甲、乙两物体的v－t图象如图所示，则（ ）
a．甲、乙两物体都做匀速直线运动。
b．甲、乙两物体若在同一直线上，就一定会相遇。
c．甲的速率大于乙的速率。
d．甲、乙两物体即使在同一直线上，也不一定会相遇。
解析：a、在速度-时间图象中，某一点代表此时刻的瞬时速度，所以两物体的速度均不发生变化，分别做匀速直线运动，故a正确．
b、在速度-时间图象中，某一点代表此时刻的瞬时速度，时间轴上方速度是正数，时间轴下方速度是负数；即甲物体一直向正方向运动，乙物体一直向负方向运动，如果两物体从同一位置出发，则两物体越来越远，故b错误．
c、甲的速度大小为2m/s，乙的速度大小为1m/s，故c正确．
d、虽然两物体相向运动，由于不知最初的位置，所以无法判断是否相遇，故d正确．
答案：acd
例5.【诸城一中2013～2014学年高一上学期期中】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。
答案】0.35 0.42 0.35
3、本专题小结。
本专题让学生初步了解打点计时器的原理，结构以及操作注意事项；经历试用打点计时器的使用过程，能正确熟练地使用打点计时器；本专题的重点和难点就是会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度，深入理解用平均速度表示瞬时速度的思想；运用实验数据描绘v-t图像，主要应用是根据画出的图像描绘物体运动速度的变化特点。
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