高中物理人教版 (新课标)必修14 实验：用打点计时器测速度导学案

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这是一份高中物理人教版 (新课标)必修14 实验：用打点计时器测速度导学案，共3页。学案主要包含了实验原理，实验器材，实验步骤，数据处理，注意事项和误差分析等内容，欢迎下载使用。

一、实验原理

1．两种打点计时器(电磁打点计时器和电火花计时器)在接通50 Hz的交流电源时，打点时间间隔都是0.02 s.

2．当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸带上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置，纸带上各点之间的间隔就表示相应时间间隔中物体的位移，根据平均速度的定义式＝，当Δt很短时，可以认为等于t时刻的瞬时速度．

二、实验器材

打点计时器(电磁打点计时器或电火花计时器)、纸带、刻度尺、交流电源、导线等．

两种打点计时器的比较：

	电磁打点计时器	电火花计时器
电源种类	6V以下低压交流电源	220 V交流电源
打点频率	打点时间间隔0.02 s、频率50Hz	打点时间间隔0.02 s、频率50Hz
打点方式	振针通过复写纸在纸带上打点	火花放电使墨粉在纸带上成点
阻力来源	纸带与限位孔的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦	纸带与限位孔的摩擦；摩擦阻力比电磁打点计时器小
电火花计时器比电磁打点计时器更精确，实验误差小。

三、实验步骤

1．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，压在复写纸的下面．

2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与电源的接线柱相连接．

3．打开电源开关，用手水平地拉动纸带使它在水平方向上运动，纸带上就打下了一系列点．

4．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，纸带的运动时间Δt＝0.02(n－1) s.

5．用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx.

6．利用公式＝，计算出纸带在这段时间内的平均速度．

7．从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明A、B、C、D…，如图所示，测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3….

四、数据处理

1．表格法

打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为：

vA＝、vB＝、vC＝，vD＝…

把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动。

位置编号	1	2	3	4	5	6
(Xn+Xn+1)/m
v/(m/s)

2．图象法

(1)图象的描绘：以速度v为纵轴、时间t为横轴，在方格纸上建立直角坐标系．根据测得的速度值在坐标系中描点，然后用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了一条能够描述纸带运动的速度v与时间t关系的图象．称为速度—时间图象，简称速度图象，即v-t图象．

(2)v-t图象的意义

v-t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹．

(3)v-t图象中反映的物理量

①任一时刻瞬时速度的大小。

②速度的方向。

速度为正，表示物体沿规定的正方向运动，

速度为负，表示物体沿规定的正方向的反方向运动．

③从v-t图象上可以直观的看出速度随时间的变化情况

④匀速直线运动的图象是一条平行于t轴的直线

五、注意事项和误差分析（略）

二、典例分析：

题型一、打点计时器的原理及使用

例1、电磁打点计时器是一种使用___________电源的计时仪器，它的工作电压为________，当电源频率为50 Hz时，它每隔________s打一次点．使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过______，复写纸套在定位轴上，并要放在纸带的________面；应把__________电源用导线接在接线柱上；打点时应先________，再让纸带运动．

题型二、纸带的测量、分析和计算

例2、如图所示为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02 s打一个点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为每隔一点选定的计数点．根据图中标出的数据，纸带上A、C两点对应的时间为______s，纸带在A、D间的平均速度为______cm/s，打B点时纸带的瞬时速度为______cm/s，你能求出打O、D点时间内纸带的平均速度吗？为什么？答：____ ______ _____.

变式练习：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145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.