【精准解析】高中物理人教版必修1教师用书：第1章4　实验：用打点计时器测速度含解析

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4　实验：用打点计时器测速度
[学习目标]　1.[科学探究]学会用打点计时器探究小车的速度随时间的变
化．　2.[科学方法]掌握用“平均速度”计算瞬时速度的方法．　3.[科学方法]学
会用“逐差法”和“图象法”计算小车的加速度．
一、实验原理和方法
1．打点计时器的原理及使用
电火花计时器
电磁打点计时器
结构
图示
工作电压
220 V 交流电源
6 V
以下交流电源
打点方式
周期性产生电火花
振针周期性上下振动
打点周期
0.02 s
0.02 s
记录信息
位置、时刻或位移、时间
2．根据纸带计算平均速度：根据
v
＝
Δ
x
Δ
t
可求出任意两点间的平均速度，Δx是
纸带上两点间的距离，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔．
3．粗略计算瞬时速度：纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的
相距较近的两点间的平均速度来表示．
二、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用 220 V 交流
电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．
三、实验步骤
1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上．
2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与 6 V 的低压交流电源的接线柱相
连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面．
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．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离 Δx，利用公式
v
＝
Δ
x
Δ
t
计算纸
带在这段时间内的平均速度．把测量和计算的结果填入表中．
点
数n
点划分出的间
隔数 n－1
运动时间
Δt/s
位移
Δx/m
平均速度
v
/(m·s－1)
四、数据处理
1．用打点计时器测量瞬时速度
(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带．
(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的
时间间隔 T＝0.1 s．在纸带上用 O、A、B、C、D、…标出这些“计数点”，如图
所示．
依次测出 OA、AB、BC、CD、…之间的距离 x1、x2、x3、x4、….
(3)A、B、C、D、…各点的瞬时速度分别为：
v
A＝
x
1
＋
x
2
2
T
、
v
B＝
x
2
＋
x
3
2
T
、
v
C＝
x
3
＋
x
4
2
T
、
v
D＝
x
4
＋
x
5
2
T
、….
2．用图象表示速度
用横轴表示时间 t，纵轴表示速度
v
，建立直角坐标系．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，即得到如图所示的
v
t图象.
五、误差分析
1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差．为减小误差，应
取以计数点为中心的较小位移 Δx来求平均速度．
2．分段测量计数点间的位移 x会带来误差．减小此误差的方法是一次测量完
成，即一次测出各计数点到起始计数点 O的距离，再分别计算出各计数点间的距
离．
3．作图时，描点、连线存在偶然误差．为减小误差，应选取合适的坐标单位，
利用坐标纸作图．
六、注意事项
1．如果在纸带上数出了 n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时
间间隔为(n－1)×0.02 s.
2．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．
3．手拉动纸带时速度应快一些，以防打点点迹太密集．
4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，
使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．
5．为了减小实验误差，计数点要每隔 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
＝
x
n
＋
x
n
＋
1
2
T
.
6．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．
7．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点 O之间的距离)．读数时应估读到毫米的
下一位．
8．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材.
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