第一章 运动的描述
第四节 实验：用打点计时器测速度
新课：
一、认识打点计时器
两种打点计时器：电磁打点计时器、电火花打点计时器
电磁打点计时器
电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器．它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6V以下．当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点．
1. 构造：
2.原理：
它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器．连接低于6V低压交流电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针也跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点．当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔为0.02s.
3. 电磁打点计时器的使用
用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面．通电，振片带动振针打点．若纸带运动，其上就会留下一行小点． 如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算．
电火花打点计时器
电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点，而显示出点迹的计时仪器.
1. 构造：
2. 原理：
它是利用火花放电在纸带上打出孔而显示点迹的计时器．当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出系列点迹．当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s打一次点，即打出的纸带上相邻两点间的时间间隔也是0.02s.
3.电火花打点计时器的使用
使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔．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行点迹．
这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小．
两种计时器的区别：
类型比较 所用电源 打点方式 时间间隔 电磁打点计时器 6V以下低压交流 振针打点 每隔0.02s打一次点 振针和纸带接触会影响纸带运动，误差较大 电火花计时器 220V交流 电火花打点 每隔0.02s打一次点 实验误差 火花放电不会影响纸带运动，误差较小 二、练习使用打点计时器
（一）练习使用打点计时器
1．实验步骤
(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．
(2)把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上(电磁打点计时器接6 V低压交流电，电火花计时器接220 V交流电)．
(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点, 随后立即关闭电源．
(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02 s. (5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx. (6)利用公式v = Δx/ Δt 计算出纸带在这段时间内的平均速度． 2．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) 打点前应使物体停在靠近打点计时器的位置．
(3) 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．
(4) 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测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．
（二）用打点计时器测量瞬时速度
1．实验原理
取包含这一位置在内的一小段位移Δx，根据v = Δx/Δt,测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度．一般地，取以这个点为中间时刻的一段位移来计算．如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE= Δx/Δt
2 . 数据处理
把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D、……，如图所示，依次测出各点到O点的距离，依次算出OA、AB、BC、……的距离x1、x2、x3、…….打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D、……各点的瞬时速度分别为： vA = (x1+x2)/2T、vB = (x2+x3)/2T 、vC = (x3+x4)/2T 、vD = (x4+x5) /2T ＝、……. 把数据填入下表，
根据数据判断纸带是否做匀速直线运动.
3.注意
为了减小实验误差，计数点要间隔 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 =(xn+xn+1)/2T
三、用图象表示速度
用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立平面直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到运动物体的v-t 图象，如图所示为某质点的v-t 图象．请同学们观察图象并分析以下问题． (1)v-t 图象是不是质点运动的轨迹？从v-t 图象中可以知道哪些信息？
(2)匀速直线运动的v-t 图象有什么特点？ (1) v-t 图象不是质点运动的轨迹．
从v-t 图象中可知任意时刻速度的大小 和方向． (2)匀速直线运动的v-t 图象是与时间轴平行的直线， 如图所示，直线a、b分别表示va＝4 m/s，vb＝8 m/s
四、纸带处理
1.判断物体的运动规律
2 .计算变速直线运动中某段的平均速度
X?X1X?? X5?X4XVVAB?2?V??DE?tT ?tT3 .用打点计时器测量瞬时速度
注意：计数点的选取：每隔两个打印点取一个计数点、选择每三个打印点取一个计数点、每五个打印点取一个计数点
典例精析：
例1：使用打点计时器时应注意( BCD )
A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面
B.使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带
C.使用打点计时器拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行
D.打点计时器只能连续工作较短时间，打点之后要立即关闭电源
例2：当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上点迹的说法中正确的是( ABD ) A．点迹记录了物体运动的时间
B．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状 D．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况
高中物理必修一第一章第四节实验：用打点计时器测速度
