第一章 第四节 测量直线运动物体的瞬时速度（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（粤教版）

第四节　测量直线运动物体的瞬时速度

[学习目标]　1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其基本工作原理，并会安装和正确使用。2.会根据纸带上的点迹计算物体运动的瞬时速度。3.能运用实验数据描绘v-t图像，并会根据图像说明物体的运动情况(重点)。4.知道数字计时器的工作原理(重难点)。

一、打点计时器

1.打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动位移和时间信息的仪器。

2.种类：实验室常用的打点计时器有电火花计时器和电磁打点计时器两种。

3.工作电源：电火花计时器的工作电源是220 V的交流(填“交流”或“直流”)电源。电磁打点计时器的工作电源是4~6 V的交流(填“交流”或“直流”)电源。

4.周期：当电源频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 

假设交流电的频率为80 Hz，那么它将隔多久打下一个点？

答案　t=0.012 5 s

(1)电火花计时器的工作电压为220 V的直流电。(　×　)

(2)打点计时器使用时均要先接通电源，后拉动纸带。(　√　)

(3)若电源频率为50 Hz，每隔4个点取一个计数点，则相邻计数点间时间间隔为0.08 s。(　×　)

(4)若电源频率增大，则打点时间间隔也增大。(　×　)

例1　(2025·江门市高一校考)打点计时器是一种测量　　　　(填“时间”“位移”或“速度”)的工具。实验室常用的电磁打点计时器使用　　　　(填“交流”或“直流”)电源，当电源的频率是50 Hz时，它每隔　　　　秒打一次点。如图甲、乙所示是高中物理实验中常用的两种实验仪器，甲图是　　　　(填“电磁”或“电火花”)打点计时器，甲图的电源电压为　　　　 V，乙图是　　　　(填“电磁”或“电火花”)打点计时器，乙图的电源电压为　　　　V。 

答案　时间　交流　0.02　电磁　4~6　电火花　220

解析　打点计时器是一种测量时间的工具；

实验室用的打点计时器使用交流电源；

当交流电的频率为50 Hz时，打点时间间隔为T=0.02 s；

题图甲为电磁打点计时器，使用低压交流电，电压为4~6 V；

题图乙为电火花计时器，使用220 V的交流电作为电源。

二、打点计时器测速度

1.粗略表示某点瞬时速度的方法

如图所示是打出的某条纸带，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=，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)。

思考：如图在纸带1和纸带2的测量中，哪种情况的测量中更接近E点的瞬时速度？为测量E点的瞬时速度Δx越小越好吗？

答案　纸带2的测量更接近E点的瞬时速度。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，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。

2.实验：打点计时器的使用及瞬时速度的测量

(1)练习使用打点计时器

①把打点计时器固定在水平桌面上，安装好纸带。

②接通交流(填“直流”或“交流”)电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一系列点迹，然后关闭电源。

③取下纸带，选择某个清晰的点，往后数出若干个点，如果电源频率为50 Hz，数出n个点，则第n个与第1个点之间的间隔数为n-1个，由Δt=0.02(n-1) s，计算出纸带从第一个点运动到第n个点的时间。

④用刻度尺测量出从第一个点到第n个点的距离Δx。

(2)测量沿斜面运动小车的瞬时速度

①如图甲所示，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，如图乙所示。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。

甲

乙

3.注意事项

(1)打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车。

(2)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。

(3)为减小实验误差，1、2、3、4…不一定是连续的计时点，可以每5个点(或间隔4个点)取一个计数点，若电源频率为50 Hz，此时两计数点间的时间间隔T=0.1 s。