第1章 第4节　测量直线运动物体的瞬时速度—2020-2021学年同步【新教材】粤教版（2019）高中物理必修第一册讲义

第四节　测量直线运动物体的瞬时速度 学习目标：1.[物理观念]知道打点计时器、数字计时器，并会使用．　2.[科学思维]掌握三种计时器的使用方法，能用它们测量瞬时速度，能解决相关实际问题．　3.[科学探究]学会探究测量瞬时速度的方法，通过与他人交流合作，提高实验探究能力．　4.[科学态度与责任]通过利用三种计时器对瞬时速度的测量，实事求是，激发学习的兴趣． 阅读本节教材，回答第20页的“讨论与交流”并梳理必要的知识点． 教材P20“讨论与交流”提示： 1．直流电源不能使振针周期性的上下振动打点． 2．T＝ s＝0.012 5 s，即每0.012 5 s打下一个点． 一、打点计时器及其使用 1．打点计时器：一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器． 2．分类：电火花计时器和电磁打点计时器． 3．电火花打点计时器 (1)工作电压：220 V交流电源． (2)原理：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，于是在运动的纸带上就打出一系列点迹． 4．电磁打点计时器 (1)工作电压：4～6 V交流电源． (2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一系列小点． 5．打点间隔：当电源频率是50 Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间都是 0.02 s. 注意：打点计时器不能长时间连续工作，纸带通过后应立即关闭开关． 二、数字计时器 1．计时装置的组成 由数字计时器和光电门组成的计时测量装置，如图所示． 2．光电门 由发光装置(红外发光二极管)和光线接收装置(光敏元件)构成．光敏元件接收由发光装置发出的光线，通常处于被照亮的状态． 3．计时器 有两个输入插口与光电门相连． 4．计时原理 当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器开始计时，遮光结束(物体通过)停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间． 数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间(物体先后通过两个光电门之间的时间)． 说明：数字计时器能测量出小到1 ms或0.1 ms的时间间隔，计时更精确灵敏． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压都是220 V的交变电压． (×) (2)使用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s． (√) (3)打点计时器在纸带上准确记录了运动物体的位移和时间． (√) (4)数字计时器不能记录物体前后两次挡光的时间间隔． (×) 2．关于打点计时器的使用，说法正确的是(　　) A．电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源 B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快 C　[打点计时器使用的是交流电源，其中电磁打点计时器的工作电压是4～6 V，电火花计时器的工作电压是220 V，A错误；使用的交流电源频率f越高，打点的时间间隔Δt就越小(因Δt＝)，C正确；使用时先接通打点计时器的电源，再让物体运动，B错误；物体运动得越快，纸带上打的点就越稀疏，D错误．] 3．(多选)下列关于打点计时器的说法中，正确的是(　　) A．使用的交流电的频率如果不是50 Hz，打点计时器的打点周期依然是0.02 s B．电火花计时器是利用火花放电的原理来工作的 C．我国中学实验室用的打点计时器直接接到实验台的插座上使用，这种打点计时器是电磁打点计时器 D．从减小实验误差的角度考虑，选电火花计时器比电磁打点计时器好 BD　[打点计时器的周期等于频率的倒数，使用交流电的频率如果不是50 Hz，则打点的周期不再是0.02 s，故A错误；我国使用的是220 V交流电，所以直接接到实验台的插座上使用的打点计时器应该是电火花计时器，选项C错误；电火花计时器利用的是火花放电的原理来工作的，使用时摩擦较电磁打点计时器小，有利于减小实验误差，选项B、D正确．] 打点计时器及其使用 电磁打点计时器是应用电磁铁的原理，让振针周期性的振动，通过复写纸在纸带上打下点迹，来记录物体运动情况． 请探究： (1)电磁打点计时器和电火花打点计时器各使用什么电源？ (2)如果电磁打点计时器打的点不清晰，总结是什么原因？ 提示：(1)电磁打点计时器用4～6 V交流电源，电火花打点计时器用220 V交流电源． (2)打点不清晰可能是电压太低，调高电压就可以． 1．实验步骤 (1)了