4第一章 4．实验：用打点计时器测量小车的速度（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第一册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（教科版2019）

4．实验：用打点计时器测量小车的速度 [学习目标]　1.学会使用打点计时器。　2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度。　3.能利用v ­t图像表示速度。 一、实验原理及操作 二、数据处理及分析 (一)数据处理 1．挑选点迹清晰并且所有点都在一条直线上的纸带。 2．以0.1 s为周期标注计数点，如图所示。 3．计算纸带的平均速度：从打第1个点到打第n个点，纸带的运动时间为Δt＝0.02(n－1) s，纸带的位移为Δx，纸带的平均速度v＝。把测量和计算的结果填入表中。 4．用打点计时器测量瞬时速度 (1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。 (2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些计数点，如图所示。 用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD…的距离是s1、s2、s3、s4…，再利用x1＝s1，x2＝s2－s1、x3＝s3－s2…确定OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4…。 (3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为 vA＝、vB＝、vC＝、vD＝…。 5．用v ­t图像描述物体的速度 (1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。 (2)根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。 (3)用平滑曲线把这些点连接起来，即得到v ­t图像。 (二)误差分析 1．利用平均速度代替计数点的瞬时速度带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 2．分段测量计数点间的位移x会带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。 3．作图时，描点、连线存在偶然误差。为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图。 (三)注意事项 1．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。 2．手拉动纸带时速度应适当快一些，以防点迹太密集。 3．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方。使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。 4．为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间，即v＝。 5．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。 6．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。 知识点一　打点计时器的使用方法 (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________V，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________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。 (2)电火花计时器如图甲、乙所示，试回答下列问题： ①电源插头所接电源为________________。 ②当按下脉冲输出开关时，在________和________间产生火花放电，于是在纸带________(选填“1”或“2”)上打出一列点迹，当电源频率是50 Hz 时，它每隔________s打一次点。 ③墨粉纸盘夹在两条纸带之间，而不用一条纸带的原因是__________________________ ____________________________________________________________。 电火花计时器与电磁打点计时器相比较其优越性在于________________。 解析：　(1)电磁打点计时器是一种测量时间的仪器，需要使用6 V低压交流电源，它每隔一个周期打一个点，因此纸带上两个点之间的时间间隔为一个周期，使用电磁打点计时器时，纸带应穿过两个限位孔，复写纸套在定位轴上，打点时应先接通电源，再让纸带运动。 (2)电火花计时器使用的是220 V交流电源，是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器，当交流电源频率是50 Hz时，每隔0.02 s打一次点，实验时用两条纸带的原因是为了使墨粉纸盘很好地转动，均匀地被使用。电火花计时器与电磁打点计时器相比，纸带运动时受到的阻力较小，误差较小。 答案：　(1)交流　6　0.02　限位孔　定位轴　上　低压交流　接通电源 (2)①220 V交流电源 ②放电针　墨粉纸盘　1　0.02 ③墨粉纸盘可很好地转动，均匀地被使用　纸带运动阻力很小 针对练1：使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中： (1