高中物理人教版 (新课标)必修14 实验：用打点计时器测速度学案及答案

1.4.1实验：用打点计时器测速度

班级________姓名________学号_____

学习目标:

1. 了解两种打点计时器的构造、原理和使用方法。
2. 知道两种计时器打点的时间间隔都是由电源的频率决定的。如果电源的频率为50Hz，则每隔0．02s打一个点。

3．  会利用打上点的纸带研究物体的运动情况，掌握一些处理数据的基本方法。

学习重点:

学习难点：

主要内容：

一、练习使用打点计时器

 电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器，其结构如图所示。它的工作电压是4～6V。电源频率是50Hz时，它每隔O．02s打一个点。

电火花计时器是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，其结构如图所示。使用时，墨粉纸盘套在低盘轴上，并夹在两条纸带之间。当接通220V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。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时，它每隔O．02s打一次点。

如果把纸带跟运动的物体连接在一起，打点计时器便在纸带上打下一系列的点，这些点既记录了运动物体在不同时刻的位置，也记录了相应的时间。通过对纸带上点子之间距离的研究，可以了解物体运动的情况。

二、注意事项：

①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。

②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。

③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。

④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，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。

三、对打上点的纸带进行数据处理，目的是研究纸带或与纸带相连的物体的运动况。设打点计时器打点的时间间隔为T，那么纸带上相邻两个点所表示的时间间隔就是T。如果数出纸带上一系列点的总数为N，则打这些点所用的总时间为t=(N-1)T。如果测出这N个点之间的总距离s，则t时间内纸带运动的平均速度为

如果纸带做匀速直线运动，此式计算出来的就是纸带的运动速度。

课堂训练：

1．电磁打点计时器是一种使用_________(交流?直流?)电源的________仪器，它的工作电压是________伏特。当电源频率是50赫兹时，它每隔________s打一次点。

2．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。

课后作业：

1．关于计数点的下列说法中，哪些是正确的?    (    )

A．用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差。

B．相邻计数点间的时间间隔应是相等的。 

C．相邻计数点间的距离应当是相等的。

D．计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。

2．本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有    (    )

A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．10秒。

B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O．08秒。

C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．08秒。

D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．10秒。

E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．08秒。

3．打点计时器振针打点的周期，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．振针与复写纸的距离。

4．如图所示的四条纸带，是某同学练习使用打点计时器得到的纸带的右端后通过打点计时器。从点痕的分布情况可以断定：纸带_______是匀速通过打点计时器的，纸带_____是越走越快的，纸带_______是先越走越快，后来又越走越慢。

5．若所用电源频率是50赫，图中D纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器，历时________s，位移为______米，这段时间内纸带运动的平均速度是______m／s。BC段的平均速度是______m／s，而AD段的平均速度是_______m／s。

  阅读材料：打点计时器原理及使用

    教材上用的是J0203型打点计时器，

其工作原理可用右图说明．当线圈中通入

的交流电为正半周时，设电流方向如图甲，

则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极，永磁体的磁场就使簧片向下运动，振针就在纸带上打

出一个点；当交流电为负半周时，电流方向如图乙，簧片左端变为s极，永磁体的磁场就使簧

片向上运动．如此反复作用，簧片就振动起来．制造时使簧片的固有频率为50赫，等于交流

电的频率，这样簧片就发生共振，振动频率也是50赫，即周期为O．02秒，并且有较大的振幅。于是振针就每隔O．02秒向纸带上打出一个清晰的点。

    打点计时器在使用前应进行检验，打点周期的等时性不好的要进行调整，具体方法请参

阅后面的参考资料。振针的高度应适当，并且不要松动，否则会出现漏点、双点、等时性不良

等缺点，并对纸带产生过大的摩擦阻力。纸带在使用前要整平(可用熨斗熨)，以免造成打点

间隔变化或点子不清晰．每打完一条纸带，要将圆形复写纸片的位置调整一下，以充分利用它

的不同部位，保证打点清晰。打点器是按间歇工作设计的，每打完一条纸带要及时切断电源，

防止线圈过热而损坏．在纸带上测量长度时：不要用短尺一段一段她测量后相加．以免误差积

累。打出的纸带要贴在实验报告中，作为原始记录。