学生实验优秀教学设计

4实验：用打点计时器测速度

【学习目标】

1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。

2.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。

3.通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。

4.学会用图象表示速度变化规律的方法，理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。

【引入思考】测定物体的运动速度并不是一件容易的事，特别是物体的速度在不断变化时。为了简化,我们今天只研究物体的直线运动。当物体沿直线运动时，其位移在不断变化，要研究物体的运动，我们首先要准确记录物体的运动信息。怎样记录呢？

【课堂活动】请同桌的两位同学合作用彩笔和纸带模拟打点计时器(参阅教材P254)，思考并回答：1.彩笔打出的点能不能准确记录纸带的位置？

2.在打点时间间隔大致相同的情况下，纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有无影响？

一、电磁打点计时器

打点计时器原理及使用

1．教材上用的是J0203型打点计时器,其工作原理可用右图说明.当线圈中通入的交流电为正半周时,设电流方向如图甲,则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极,永磁体的磁场就使簧片向下运动,振针就在纸带上打出一个点;当交流电为负半周时,电流方向如图乙,簧片左端变为S极,永磁体的磁场就使簧片向上运动.如此反复作用,簧片就振动起来.制造时使簧片的固有频率为50Hz,等于交流电的频率,这样簧片就发生

共振,振动频率也是50Hz,即周期为0.02s,并且有较大的振幅.于是振针就每隔壁0.02s向纸带上打出一个清晰的点. 2．填出图1.4-1中各部分的名称

注意:电磁打点计时器用______电源工作,只能连续工作很短时间,打点之后要立即_____电源. 二、电火花计时器

请认真阅读电火花打点计时器的说明书：明确计时器是由___________________________构成，使用________电源. 思考1：从原理上讲两种打点计时器哪种误差更小，为什么？

思考2：

打点计时器能记录哪些信息？

三、练习使用打点计时器

学生自主阅读教材中的实验步骤并思考下列问题：

1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带？

2.振针打的点不清晰或打不出点可能有哪些情况？怎样调节？

3.为什么要先打开电源让打点计时器先工作1-2s再松手打纸带？可不可以先松手再打开打点计时器的电源？

4.打点计时器打完点后要及时关闭电源，这样做有什么好处？

5.处理纸带时从某个能看清楚的点开始，往后数出n个点，这些点之间的时间间隔应该怎样确定？

6.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？

四、用打点计时器测量瞬时速度

思想方法:用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度。所选取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确。（重点理解）

如图：要计算E点的瞬时速度可以用D---E的平均速度来替代，也可以用E—F的平均速度来替代，还可以用D—F的平均速度来替代。这三种方法中D—F包含E点切比较靠近E点，所以用D—F的平均速度来替代E点的瞬时速度是最精确的！

五、用图象表示速度

1．利用实验纸带，每隔0.1s取一个点，在纸带上分别标出O、A、B、C、D、E、F等点，计算各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这个点时的瞬时速度，填入表中，点O作为计时的开始，即t0,

D

E

F

G

位置

时刻t/s

O 0

A

B

C

D

E

v/(ms-1)

2. 在坐标纸上建立以速度v为纵轴，以时间t为横轴的直角坐标系，根据上表中的数据在坐标轴上描点，将这些点用平滑的曲线连接起来。

v/(m/s

注意事项：

1．开头的点迹很密集，这是由于先接通电源后拉动纸带和开始时的速度比较慢而造成的，数点时不能从开始处数，而要向后看，从能够看清的某个点开始。

2．打点计时器要固定好，在使用时打点计时器不允许松动。

3．打点计时器打点结束时要立刻切断电源。

4．0

tx可以大致表示某包含点的瞬时速度，两边点离得越近算出的平均速度越接近被测量点的瞬时速t度，但过小的间距出会增大测量的误差，应根据课本中的例子仔细选取。

5．建立坐标系要根据实际情况取合适的单位，以便曲线能分布于大部分的坐标系中。

【反馈练习】

1.根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）

A.时间间隔

B.位移

C.瞬时速度

D.平均速度

2.本实验中,关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有

(

) A.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.10s B.每隔四个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.08s C.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.10s D.每隔五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔是0.08s E.每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为0.10s 3.打点计时器振针打点的周期决定于

(

)

A.交流电压的高低

B.交流电的频率

C.永久磁铁的磁性强弱

D.振针与复写纸的距离

4.在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据你所打出的纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时

(

) A.应通过测量纸带表示的运动的全程来判断

B.必须通过计算任意两点间的平均速度来判断

C.必须通过计算全程的平均速度来判断

D.可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断