1.4 测量直线运动物体的瞬时速度 课件-2024-2025学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

第四节 测量直线运动物体的瞬时速度 第一章 运动的描述 阅读思考： 1.打点计时器是一个什么仪器？ 2.电火花打点计时器和电磁打点计时器各用什么工作电源？ 3.打点计时器是怎样记录时间、位移的？ 4.纸带上相邻计时点的时间间隔怎样计算？ 5.纸带上相邻计数点的时间间隔怎样计算？ 6.利用打点计时器及纸带怎么计算平均速度和瞬时速度？ 7.光电计时器单门计时的原理？ 8.光电计时器双门计时的原理？ 9.利用光电计时器怎么测平均速度和瞬时速度？ 一、打点计时器 1、打点计时器是通过打点来记时的仪器，利用纸带可以记录物体的运动时间和位移信息。 2、实验室常用的打点计时器有电火花打点计时器和电磁打点计时器两种。 3、电火花打点计时器: 工作原理是利用火花放电在纸带上打出一列点迹,工作电压为220 V.当电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。 4、电磁打点计时器 (1)原理：在线圈和永久磁铁的作用下，振片上下振动，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，此时，如果纸带运动,振针就会通过复写纸在纸带上打出一列小点。 (3)当交流电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点的时间间隔为0.02 s。 (2)要使打点计时器正常工作，需要接通6V低压交流电源。 电火花计时器 打点计时器 电磁打点计时器 电磁打点计时器 直流？ 交流？ 交流电源 工作电压： 4--6V 电火花打点计时器 原理： 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电。交流电源 工作电压：220V 5、打点计时器的使用及注意事项 (1)实验步骤①将打点计时器固定，按使用说明将复写纸纸带装好并正确连接电路。 ②接通电源，让打点计时器开始打点，放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点。 ③取下纸带，将纸带上记录的信息记录下来，并按要求进行测量计算。 ④数据处理：根据打出的点求出时间和小车在对应时间内的位移，利用公式求出速度。 (2)注意事项①电磁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，应调整振针距复写纸片的高度，使之增大一点；如出现漏点，应减小振针距复写纸片的高度；如出现双点，是振针出现了松动；如出现等时性不良，一般要换计时器才能完成实验。 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使用电火花打点计时器时，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。 二、测定瞬时速度的方法 研究物体做直线运动的纸带 二、测定瞬时速度的方法：用打点计时器测瞬时速度 研究物体做直线运动的纸带 如图示记录物体运动轨迹打出的纸带。测量出包括点E在内的D、F两点间的位移Δx和时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度V＝Δx/Δt，用这个平均速度近似表示纸带经过点E时的瞬时速度（如纸带1所示）。D、F两点离点E越近，算出的平均速度越接近点E的瞬时速度（如纸带2所示），然而D、F两点距离过小则测量相对误差增大。因而，应该根据实际情况选取这两个点。 二、测定瞬时速度的方法 例1：用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号写在空白处。A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。B．把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在________下面。C．用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δs。 D．切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝________。E．打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点。F．利用公式V＝Δs/Δt计算纸带运动的平均速度。实验步骤的合理顺序是__________。 [解析]　打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打n个点，则有(n－1)个时间间隔，故这段纸带记录的时间Δt＝(n－1)×0.02 s；实验步骤的排列一般要按先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是：BAEDCF。 [答案]　交流　限位孔　复写纸　(n－1)×0.02 s　BAEDCF 三、数字计时器 1、光电门：其一边安装发光装置,另一边安装光线接收装置,并都与数字计时器连接。 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，通常处于亮(被光照)状态。 2、计时器： 有两个输入插口与光电门相连。 3、原理：当物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，当物体离开光线时停止计时，这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂时间。 三、数字计时器 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，第二光电门遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间间隔(物体先后通过两个光电门之间的时间间隔)。 4、使用数字计时器应注意的问题(1)实验前应先调整发光器件和光敏元件的相对位置，因为如果二者没有对准，则不能计时。 (2)根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能。 四、测定瞬时速度的方法：用光电门测瞬时速度 $$