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1、课时课时4实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度课前导航课前导航1.1.电磁打点计时器电磁打点计时器图图4 41 1所示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几所示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号及名称个主要部件的代号及名称 图图41当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振动起来当交变电流的频率是动起来当
2、交变电流的频率是50 Hz50 Hz时，电磁打点计时器的时，电磁打点计时器的振针每振针每0.02 s0.02 s打下一个点打下一个点2 2电火花计时器电火花计时器图图4 42 2所示是电火花计时器的构造图图中标出了几个所示是电火花计时器的构造图图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称见图主要部件的代号，它们的名称见图图图42电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显示出点迹的计时仪器当电源的频率是而显示出点迹的计时仪器当电源的频率是50 Hz 50 Hz 时，它的时，它的脉冲放电周期也是脉冲放电周期也是0.02 s0.02 s，即每隔，
3、即每隔0.02 s 0.02 s 打下一个点打下一个点请你思考：请你思考：1为什么打点计时器不能使用直流电源？为什么打点计时器不能使用直流电源？2假设交流电源的频率不是假设交流电源的频率不是50 Hz，而是，而是60 Hz，打点计，打点计时器还是每隔时器还是每隔0.02 s打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下一个点？一个点？知识精析知识精析一、计时器的使用一、计时器的使用1电磁打点计时器的使用电磁打点计时器的使用(1)用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面通电，用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面通电，振片带动振针打点若纸带运动，其上就会留下一行小点振片带
4、动振针打点若纸带运动，其上就会留下一行小点(2)如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算2电火花计时器的使用电火花计时器的使用(1)使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲孔当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点
5、迹运动的纸带上就打出一行点迹(2)这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小实验误差也比较小二、用打点计时器测量瞬时速度二、用打点计时器测量瞬时速度图图43三、用三、用vt图象分析实验数据图象分析实验数据1vt图象图象在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间，在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间，图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度时间图象图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度时间图象(vt图象图象)，简称速度图象，简称速度图象2vt图象的意义图象的意义vt图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物图
6、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体的运动轨迹3匀速直线运动的匀速直线运动的vt图象图象图图44(1)匀速直线运动的匀速直线运动的vt图象是与时间轴平行的直线，如图象是与时间轴平行的直线，如图图44所示所示(2)速度不同的匀速直线运动的速度不同的匀速直线运动的vt图象，是不同的平行图象，是不同的平行于时间于时间t轴的直线，它们纵轴的截距表示速度，截距越大，表轴的直线，它们纵轴的截距表示速度，截距越大，表示速度越大，如图示速度越大，如图44中，中，vavb.(3)匀速直线运动的图线与时间轴所围的面积表示该时间匀速直线运动的图线与时间轴所围的面积表示该时间内物体的位移图内物体的
7、位移图44中的阴影部分面积中的阴影部分面积Svat，vat恰是恰是a物体在物体在t时间内的位移，即时间内的位移，即Sxvat.4用用vt图象描述纸带的运动图象描述纸带的运动以速度以速度v为纵轴，时间为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系用各为横轴，建立直角坐标系用各点迹上对应的时间和瞬时速度描点，用一条平滑的曲线将这点迹上对应的时间和瞬时速度描点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，即可用些点连接起来，即可用vt图象分析速度随时间的变化规图象分析速度随时间的变化规律律 1.电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6V以下的以下的交流电源；电火花计时器使用交流
8、电源；电火花计时器使用220V交流电源。交流电源。2.实验前要检查打点计时器的稳定性和清晰程度，必要时实验前要检查打点计时器的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。要进行调节或更换器材。3.使用打点计时器应先通电源，带打点计时器稳定时再用使用打点计时器应先通电源，带打点计时器稳定时再用手拉纸袋。手拉纸袋。4.开头的点很密集，只是由于先接通电源后拉动只带和开开头的点很密集，只是由于先接通电源后拉动只带和开始时的速度比较慢造成的，读点时不能从开头处数，而要始时的速度比较慢造成的，读点时不能从开头处数，而要向后看，从能够看清楚的某一个点开始。向后看，从能够看清楚的某一个点开始。5.如果输出了
9、如果输出了n个点，那么，他们的间隔数是（个点，那么，他们的间隔数是（n-1）个，）个，他们所用的运动时间为（他们所用的运动时间为（n-1）0.02s。6.打点计时器要固定好打点计时器要固定好,在使用时打点计时器不允许松动。在使用时打点计时器不允许松动。7.手拉只带是，速度应适当快一些，一方点迹太密集。手拉只带是，速度应适当快一些，一方点迹太密集。8.要保证每一次要保证每一次“水平的拉动纸袋水平的拉动纸袋”以减小阻力。以减小阻力。9.复写纸不要装反，每打完一条纸袋应调整一下复写纸的复写纸不要装反，每打完一条纸袋应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰。位置，以保证打点清晰。10.打点计时器不能持续
10、工作太长时间，打点之后应立即关打点计时器不能持续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。闭电源。附加探究题附加探究题(10分分)9图示是一打点计时器所打的纸带，将直尺靠在纸带图示是一打点计时器所打的纸带，将直尺靠在纸带边，零刻度线与纸带上打的第一个点对齐由边，零刻度线与纸带上打的第一个点对齐由0到到1、2、3、点的距离分别用点的距离分别用d1、d2、d3表示，初时刻表示，初时刻0到到1、2、3点的时间分别用点的时间分别用t1、t2、t3表示，测量出表示，测量出d1、d2、d3的的值并填入表中值并填入表中,假设打点计时器所用交流电的频率为假设打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，在这五个时间段内
11、位移和时间有什么对应关系？在这五个时间段内位移和时间有什么对应关系？距离距离d1d2d3d4d5测量值测量值(cm)探究思路探究思路直接由图可读出直接由图可读出d1、d2、d3、d4、d5的值，分别是的值，分别是1.75 cm、2.90 cm、3.80 cm、4.50 cm、5.00 cm，根据打点计时器的性，根据打点计时器的性质和图可知：质和图可知：t10.08 s，t20.14 s，t30.20 s，t40.26 s，t50.32 s，且，且t21t32t43t540.06 s.观察图知，随着时间的延续，位移在不断地增大，但相观察图知，随着时间的延续，位移在不断地增大，但相同时间内发生的位移越来越小，说明物体运动得越来越慢同时间内发生的位移越来越小，说明物体运动得越来越慢基础梳理基础梳理
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