第四節(jié)測量直線運動物體的瞬時速度第一章運動的描述1．知道打點計時器的結構、理解其工作原理，并會安裝和正確使用．2．學會探究測量瞬時速度的方法，能運用實驗數(shù)據(jù)描繪v-t圖像．3．知道數(shù)字計時器的工作原理．學習任務必備知識·自主預習儲備知識點一打點計時器及其使用1．打點計時器：一種通過在紙帶上打出一系列的點來記錄物體________的儀器．2．分類：______計時器和____打點計時器．運動信息電火花電磁3．電火花計時器(1)工作電壓：____V交流電源．(2)原理：當接通電源、按下脈沖輸出開關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一系列點跡．2204．電磁打點計時器(1)工作電壓：______交流電源．(2)原理：接通交流電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，____便振動起來，帶動其上的____上下振動．這時如果紙帶運動，振針就通過復寫紙在紙帶上留下一系列小點．5．打點間隔：當電源頻率是50Hz時，紙帶上每打出兩個相鄰點所經(jīng)歷的時間都是

_______．4～6

V振片振針0.02

s體驗

(1)電磁打點計時器和電火花打點計時器的工作電壓都是220V的交變電壓． (

)(2)使用打點計時器(電源頻率為50Hz)打出的紙帶相鄰兩個點的時間間隔為0.02s． (

)(3)打點計時器在紙帶上準確記錄了運動物體的位移和時間． (

)×√√

2．測量沿斜面運動小車的瞬時速度(1)把打點計時器固定在斜面的頂端，將一輛系有紙帶的小車放置在斜面上．接通打點計時器的電源，讓打點計時器開始打點，然后放手讓小車帶動紙帶運動，在紙帶上打出一系列的點，記錄下小車的運動信息．

刻度尺知識點三數(shù)字計時器1．計時裝置的組成：由__________和______組成的計時測量裝置，如圖所示．2．光電門：由____裝置(紅外發(fā)光二極管)和________裝置(光敏元件)構成．光敏元件接收由發(fā)光裝置發(fā)出的光線，通常處于被照亮的狀態(tài)．3．計時器：有兩個輸入插口與光電門相連．

數(shù)字計時器光電門發(fā)光光線接收4．計時原理：當寬度一定的物體通過______時，光線被擋，光敏元件處于暗狀態(tài)，向數(shù)字計時器發(fā)出脈沖信號，觸發(fā)數(shù)字計時器開始計時，遮光結束(物體通過)停止計時，這樣就記錄下物體__________________的短暫時間．數(shù)字計時器還可以記錄物體__________________的時間，即任一光電門第一次遮光時開始計時，第二次遮光時停止計時，計時器顯示的是兩次遮光之間的時間(物體先后通過兩個光電門之間的時間)．提醒

數(shù)字計時器能測量出小到1ms或0.1ms的時間間隔，計時更精確靈敏．

光電門遮擋一個光電門光線經(jīng)過兩個光電門之間關鍵能力·情境探究達成電磁打點計時器是應用電磁鐵的原理，讓振針周期性的振動，通過復寫紙在紙帶上打下點跡，來記錄物體運動情況．請?zhí)骄浚?1)電磁打點計時器和電火花計時器各使用什么電源？(2)如果電磁打點計時器打的點不清晰，可能是什么原因？提示：(1)電磁打點計時器用4～6V交流電源，電火花計時器用220V交流電源．(2)打點不清晰可能是電壓太低，調高電壓就可以．

考點1打點計時器及其使用1．實驗步驟(1)了解電火花計時器的結構，然后把它固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把紙帶放在墨粉紙盤的下面．(2)把計時器接到220V的交流電源上．(3)接通電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關閉電源．(4)取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點．如果共有n個點，則用Δt＝0.02×(n－1)s計算出紙帶的運動時間Δt．(5)用刻度尺測量出第一個點到第n個點的距離，在進行實驗測量之前，自己設計一個表格，用來記錄以上測量值．2．注意事項(1)使用電火花計時器時，應注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點計時器時，應讓紙帶穿過限位孔，壓在復寫紙下面．(2)使用打點計時器時，應使物體停在靠近打點計時器的位置．(3)使用打點計時器打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定之后，再拉動紙帶，打點結束后應立即關閉電源．(4)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離)．(5)區(qū)別計時點和計數(shù)點①計時點是打點計時器在紙帶上打出來的點．②計數(shù)點是從計時點中選出來的具有代表性的點，一般相鄰兩個計數(shù)點之間還有若干個計時點．計數(shù)點一般不是從第一計時點開始的，而是選擇點跡清晰、與相鄰的計時點間距適中的點開始．(6)區(qū)別打點周期和計數(shù)周期①打點周期：兩個相鄰的計時點的時間間隔，即交流電源的周期，一般為0.02s．②計數(shù)周期：兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔，若相鄰兩個計數(shù)點之間還有(n－1)個計時點，則計數(shù)周期為T＝0.02ns．【典例1】打點計時器是高中物理實驗中常用的實驗器材，請你完成下列有關問題．(1)甲圖是_______________(選填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”)．(2)關于上面兩種打點計時器，下列說法中正確的是________．A．甲使用直流電源，乙使用交流電源B．甲、乙的工作電壓分別為4～6V和220VC．當電源頻率為50Hz時，它們都是每隔0.02s打一個點

D．乙工作時，應先讓紙帶運動，再接通電源電磁打點計時器BC(3)在某次實驗中，小車拖著紙帶通過計時器記錄下的運動情況如圖丙所示，圖中A、B、C、D、E為連續(xù)的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔是0.10s，則在打C點時小車的瞬時速度是________m/s，小車在BE段的平均速度是________m/s(保留2位有效數(shù)字)．0.190.20[解析]

(1)題圖甲是電磁打點計時器．(2)電磁打點計時器和電火花計時器都使用交流電源，故A錯誤；電磁打點計時器工作電壓是4～6V，電火花計時器的工作電壓是220V，故B正確；當電源頻率為50Hz時，它們都是每隔0.02s打一個點，故C正確；打點計時器在使用時應先接通電源，再讓紙帶運動，故D錯誤．

[跟進訓練]1．圖甲是用打點計時器測小車瞬時速度時得到的一條紙帶的一部分，從0點開始按照打點的先后依次標為0、1、2、3、4、5、6…，現(xiàn)在量得0、1間的距離s1＝5.18cm，1、2間的距離s2＝4.40cm，2、3間的距離s3＝3.62cm，3、4間的距離s4＝2.78cm，4、5間的距離s5＝2.00cm，5、6間的距離s6＝1.22cm．(每0.02s打一次點)(1)在實驗中，使用打點計時器時應先________再________(選填“釋放紙帶”或“接通電源”)．(2)根據(jù)上面的記錄，計算打點計時器在打3點時小車的速度值并填在表中．位置12345v/(m·s-1)1.201.00

0.600.40接通電源釋放紙帶0.80(3)根據(jù)(2)表格中的數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出小車的速度—時間圖像，并說明小車速度變化的特點：_______________________．見解析

考點2數(shù)字計時器使用數(shù)字計時器應該注意的問題(1)實驗前應先調整發(fā)光器件和光敏元件的相對位置，因為如果二者沒有對準，則不能計時．(2)根據(jù)實驗要求正確選擇數(shù)字計時器的計時功能．【典例2】如圖所示用光電計時器研究物體的直線運動．1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門，讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00×10-2s、2.00×10-2s．則：(1)能否由此確定滑塊由光電門1運動到光電門2的時間？(2)滑塊通過光電門1時和通過光電門2時相比較，通過哪個位置時更快一些？思路點撥：根據(jù)平均速度大小來確定物體運動的快慢．

[解析]

(1)光電計時器顯示的擋光時間為滑塊各自通過光電門1、光電門2的時間，不能由此確定滑塊由光電門1運動到光電門2的時間．(2)滑塊寬度一定，滑塊通過光電門時擋光時間越短，滑塊運動得越快．[答案]

(1)不能(2)通過光電門2時更快些

[跟進訓練]2．關于數(shù)字計時器的說法正確的是(

)A．數(shù)字計時器只能記錄物體通過一個光電門的時間B．數(shù)字計時器能記錄物體通過一個光電門的位移C．數(shù)字計時器能記錄物體先后兩次經(jīng)過光電門之間的時間D．數(shù)字計時器不能記錄物體先后兩次經(jīng)過光電門之間的時間√C

[數(shù)字計時器既可記錄物體通過一個光電門的時間，也可記錄物體先后兩次經(jīng)過光電門之間的時間，但不能記錄物體經(jīng)過一個光電門的位移，故選項C正確．]學習效果·隨堂評估自測1．(多選)關于打點計時器的使用，下列說法中正確的是(

)A．電火花打點計時器使用的是8V的交流電源B．在測量物體速度時，先接通打點計時器的電源，再讓物體運動C．使用的電源頻率越低，打點的時間間隔就越小D．紙帶上打的點越稀疏，說明物體運動得越快√√

√

3．用鐵架臺將長木板傾斜支在水平桌面上，組成如圖甲所示裝置，研究木塊沿斜面下滑的速度變化．所提供的儀器有長木板、木塊、打點計時器(含紙帶)、學生電源、米尺、鐵架臺及導線、開關等，圖乙是打點計時器打出的一條紙帶，紙帶左端連接木塊，紙帶旁還給出了最小刻度為1mm的刻度尺，刻度尺的零刻度線與O點對齊，A、B、C、D為四個相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未標出，打點計時器所用交流電源的頻率是50Hz．甲乙(1)計數(shù)點A到O點的距離是________mm．(2)根據(jù)紙帶可看出木塊下滑的