04 第一章 第四节 测量直线运动物体的瞬时速度-【名师导航】2026-2027学年高中物理必修第一册同步讲义（粤教版）

 

第四节　测量直线运动物体的瞬时速度

[学习目标]　1．知道打点计时器的结构、理解其工作原理，并会安装和正确使用．2．学会探究测量瞬时速度的方法，能运用实验数据描绘v-t图像．3．知道数字计时器的工作原理．

知识点一　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．

　(1)电磁打点计时器和电火花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．(　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)√

知识点二　用打点计时器测量瞬时速度的方法

1．粗略表示某点瞬时速度的方法

在打出的纸带上，选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移Δx，同时记录对应的时间Δt，就可算出各点附近的平均速度＝．把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度．

2．测量沿斜面运动小车的瞬时速度

(1)把打点计时器固定在斜面的顶端，将一辆系有纸带的小车放置在斜面上．接通打点计时器的电源，让打点计时器开始打点，然后放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点，记录下小车的运动信息．

(2)在纸带上选取点迹清晰的一段，将某个能看清的点标为0，以后每隔0.1 s标一个计数点，相邻计数点间的位移为s1、s2、s3、s4、s5、…用刻度尺测量相邻计数点间的位移．

(3)计算包含某个计数点在内的一段位移Δx，同时记录对应的时间Δt，利用v＝计算该计数点的瞬时速度．

知识点三　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)．

　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．

考点1　打点计时器及其使用

1．实验步骤

(1)了解电火花计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放在墨粉纸盘的下面．

(2)把计时器接到220 V的交流电源上．

(3)接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源．

(4)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，则用Δt＝0.02×(n－1) s计算出纸带的运动时间Δt．

(5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离，在进行实验测量之前，自己设