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课时4实验：用打点计时器测速度课前导航1.电磁打点计时器图4－1所示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号及名称．图4－1当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振动起来．当交变电流的频率是50Hz时，电磁打点计时器的振针每0.02s打下一个点．2．电火花计时器图4－2所示是电火花计时器的构造图．图中标出了几个主要部件的代号，它们的名称见图．图4－2电火花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．当电源的频率是50Hz时，它的脉冲放电周期也是0.02s，即每隔0.02s打下一个点．请你思考：1．为什么打点计时器不能使用直流电源？2．假设交流电源的频率不是50Hz，而是60Hz，打点计时器还是每隔0.02s打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下一个点？知识精析一、计时器的使用1．电磁打点计时器的使用(1)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．(2)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．2．电火花计时器的使用(1)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．(2)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．二、用打点计时器测量瞬时速度图4－31．根据平均速度的定义式v＝ΔxΔt，当Δt很短时，可以认为ΔxΔt表示t时刻的瞬时速度．2．图4－3所示为用打点计时器打出的一条纸带，相邻两点间的时间间隔为T，则A、B、C三点对应的速度为：vA＝x1＋x22T，vB＝x3＋x42T，vC＝x4＋x52T.三、用v－t图象分析实验数据1．v－t图象在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间，图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度－时间图象(v－t图象)，简称速度图象．2．v－t图象的意义v－t图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物体的运动轨迹．3．匀速直线运动的v－t图象图4－4(1)匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线，如图4－4所示．(2)速度不同的匀速直线运动的v－t图象，是不同的平行于时间t轴的直线，它们纵轴的截距表示速度，截距越大，表示速度越大，如图4－4中，va＞vb.(3)匀速直线运动的图线与时间轴所围的面积表示该时间内物体的位移．图4－4中的阴影部分面积S＝va·t，va·t恰是a物体在t时间内的位移，即S＝x＝vat.4．用v－t图象描述纸带的运动以速度v为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系．用各点迹上对应的时间和瞬时速度描点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，即可用v－t图象分析速度随时间的变化规律．1.电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6V以下的交流电源；电火花计时器使用220V交流电源。2.实验前要检查打点计时器的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。3.使用打点计时器应先通电源，带打点计时器稳定时再用手拉纸袋。4.开头的点很密集，只是由于先接通电源后拉动只带和开始时的速度比较慢造成的，读点时不能从开头处数，而要向后看，从能够看清楚的某一个点开始。5.如果输出了n个点，那么，他们的间隔数是（n-1）个，他们所用的运动时间为（n-1）×0.02s。6.打点计时器要固定好,在使用时打点计时器不允许松动。7.手拉只带是，速度应适当快一些，一方点迹太密集。8.要保证每一次“水平的拉动纸袋”以减小阻力。9.复写纸不要装反，每打完一条纸袋应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰。10.打点计时器不能持续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。附加探究题(10分)9．图示是一打点计时器所打的纸带，将直尺靠在纸带边，零刻度线与纸带上打的第一个点对齐．由0到1、2、3、…点的距离分别用d1、d2、d3…表示，初时刻0到1、2、3…点的时间分别用t1、t2、t3…表示，测量出d1、d2、d3…的值并填入表中,假设打点计时器所用交流电的频率为50Hz，在这五个时间段内位移和时间有什么对应关系？距离d1d2d3d4d5测量值(cm)探究思路直接由图可读出d1、d2、d3、d4、d5的值，分别是1.75cm、2.90cm、3.80cm、4.50cm、5.00cm，根据打点计时器的性质和图可知：t1＝0.08s，t2＝0.14s，t3＝0.20s，t4＝0.26s，t5＝0.32s，且t21＝t32＝t43＝t54＝0.06s.观察图知，随着时间的延续，位移在不断地增大，但相同时间内发生的位移越来越小，说明物体运动得越来越慢．基础梳理