1、第3讲记录物体的运动信息目标定位1.了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.理解纸带中包含的物体的运动信息.3.理解利用纸带判断物体运动快慢的原理一、打点计时器1打点计时器：一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器2分类：电火花打点计时器和电磁打点计时器3电火花打点计时器(1)工作电压：220 V的交变电流；(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器每间隔一个固定时间(称为周期)，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹4. 电磁打点计时器(1)工作电压：6 V的交变电流； (2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上
2、的振针上下振动这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点5当电源频率是50 Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间都是0.02 s.想一想计时器打点时，计时器和纸带之间的摩擦会对物体的运动造成影响，用哪种打点计时器做实验时，实验误差更小呢？答案因为电火花打点计时器是靠电火花和墨粉纸盘来打点的，所以对纸带的运动带来的阻力很小，使实验误差更小二、数字计时器1计时装置：由数字计时器和光电门组成2原理：光电门的一边安装发光装置，另一边安装光线接收装置，并都与数字计时器连接当宽度一定的物体通过光电门时，光线被遮挡，数字计时器开始计时，当物体离开光线时停止计时3记录信息：既可以记录物体遮
3、挡一个光电门光线的短暂时间，也可以记录物体经过两个光电门之间的时间.一、练习使用打点计时器1实验原理打点计时器打点的时间间隔是0.02 s，用打点计时器打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间同时可测量纸带上各点之间的间隔距离(物体的位移)，了解物体的运动情况2实验器材电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、220 V交流电源(电磁打点计时器使用6 V交流电源)、刻度尺、纸带、墨粉纸盘(电磁打点计时器使用复写纸)、导线、坐标纸3实验步骤(1)了解电火花打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放到墨粉纸盘的下面(2)把计时器接到220 V的交流电源上(3)接通电源，用手水平地拉动
4、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t(n1)0.02 s计算出纸带的运动时间t.(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到第n个点的距离，在进行实验测量之前，自己设计一个表格，用来记录以上测量值4注意事项(1)使用电火花打点计时器时，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(2)使用前，应使物体停在靠近打点计时器的位置(3)使用时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带；打点结束后应立即关闭电源(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的
5、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)(5)区别计时点和计数点：计时点是打点计时器在纸带上打出来的点；计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点，一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始(6)区别打点周期和计时周期：打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02 s；计数周期：两个相邻的计数点的时间间隔，若相邻两个计数点之间还有(n1)个计时点，则计数周期为T0.02n s.二、数字计时器1计时装置的组成由数字计时器和光电门组成计时装置，如图1所示图
6、12光电门由发光装置(红外发光二极管)和光线接收装置(光敏元件)构成光敏元件接收由发光装置发出的光线，通常处于被照亮的状态3计时器有两个输入插口与光电门相连4计时原理当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器开始计时，遮光结束(物体通过)停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间间隔(物体先后通过两个光电门之间的时间间隔)5使用数字计时器应该注意的问题(1)实验前应先调整发光器件和光敏元件
7、的相对位置，因为如果二者没有对准，则不能计时(2)根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能例1关于打点计时器的使用，下列说法正确的是()A在实验时应先接通电源，后释放纸带B在实验时应先释放纸带，后接通电源C电火花打点计时器使用的是220 V交流电源D使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长答案AC解析为了增大纸带的使用率，应先接通电源，后释放纸带，A正确，B错误；电火花打点计时器使用的是220 V交流电源，C正确；因为T，所以使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越短，D错误例2打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图2所示图2(1)纸带在A、C两点
8、间的时间为 s.(2)以A点为坐标原点，用d1、d2、d3分别表示AB、BC、CD之间的距离，则d1 mm，d2 mm，d3 mm.(3)物体做匀速运动还是变速运动？ .答案(1)0.04(2)4.010.010.5(3)变速运动解析(1)由T，知T0.02 s，故tAC2T0.04 s.(2)由毫米刻度尺读数原理知，4.0 mm，14.0 mm，24.5 mm，则d14.0 mm，d210.0 mm，d310.5 mm.(3)由于相等时间内位移逐渐增大，所以物体做变速运动例3利用如图3所示的装置研究物体的直线运动图中AB是固定的光滑斜面，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有
9、物体通过时与它们连接的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00102 s、2.00102 s滑块从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t0.31 s，已知滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，测得光电门1和2之间的距离为0.54 m求：(结果要求保留两位有效数字)图3(1)滑块通过光电门1时的速度v1 m/s，通过光电门2时的速度v2 m/s.(2)滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度为 m/s.答案(1)1.02.5 (2)1.74解析(1)滑块通过光电门1时的速度v11.0 m/
10、s.滑块通过光电门2时的速度v22.5 m/s.(2)滑块从光电门1运动到光电门2的这段时间内的平均速度为：v1.74 m/s. 1关于数字计时器的说法正确的是()A数字计时器只能记录物体通过一个光电门的时间B数字计时器能记录物体两次通过光电门的时间C数字计时器能记录物体先后两次经过光电门之间的时间D数字计时器不能记录物体先后两次经过光电门之间的时间答案BC解析数字计时器既可以记录物体遮挡一个光电门的短暂时间，也可以记录物体经过两个光电门之间的时间2.一打点计时器所用电源频率是50 Hz，如图4所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时 s，位移为 图4答案0.042.80 cm解析当f50
11、 Hz时，T0.02 s，tAB2T0.04 s，sAB(1.201.60) cm2.80 cm.3用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度如图5所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t10.29 s，通过第二个光电门的时间为t20.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，则滑块通过第一个光电门的速度为 m/s，第二个光电门的速度为 m/s.(结果均保留两位有效数字)图5答案0.100.27解析由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示经过第一个光电门的速度v1m/s
12、0.10 m/s，经过第二个光电门的速度v2m/s0.27 m/s.(时间：60分钟)1对电磁打点计时器和电火花打点计时器的有关说法中，正确的是()A电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用交流电B两种打点计时器的打点频率与交流电源的频率一样C电火花打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸D电磁打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉纸盒答案AB解析电磁打点计时器使用6 V的交流电，电火花打点计时器使用220 V的交流电，A对；两种打点计时器的打点频率都由交流电源的频率决定，B对；电火花打点计时器在纸带上打点是靠电火花和墨粉纸盒，C错；电磁打点计时器在纸带上打点是靠振针和复写纸，D错2电磁打点计时
13、器的打点周期取决于()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振针与复写纸间的距离答案B解析电磁打点计时器的打点周期，即振针击打复写纸和纸带的周期，从它利用电磁感应打点的原理可知，振针是由振片带动振动的，而振片上下振动的周期就是线圈中磁场变化的周期，与所用交流电源的电流方向变化周期相对应，也就是交流电的周期3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错误的是()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答案C解析从打点计时器的用
14、途出发对选项进行筛选打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状4通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是()A点密集的地方物体运动的速度比较大B点密集的地方物体运动的速度比较小C点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等D点不均匀说明打点计时器有故障答案BC解析纸带上每相邻两个点之间的时间都相等，所以点密集的地方，说明相同长度的纸带通过打点计时器的时间长，所以物体运动的速度比较小，故A错，B对；点不均匀是由于物体在相等的时间内发生的位移不相等
15、，故C对，D错5打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这条纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是()AT0.1 s，tNTBT0.05 s，t(N1)TCT0.02 s，t(N1)TDT0.02 s，tNT答案C解析电源频率f50 Hz，则相邻点间的时间间隔T s0.02 s，纸带上共打出N个点，则有N1个时间间隔即t(N1)T，C正确6如图所示为同一打点计时器打出的4条纸带，其中平均速度最大的是()答案A解析由图可知四条纸带所取点迹的总长相差不多，其中纸带A上点迹最稀疏，即所用时间最短，故其平均速度最大7如图1所示为实验室中常用的电磁打点
16、计时器图1(1)指出打点计时器的部件名称：A ；B. ；C. .(2)该打点计时器使用的电源为 (3)电磁打点计时器的打点周期取决于 (4)在使用中若打点不清晰，可能原因是： ； .答案(1)线圈振片振针(2)6 V交流电源(3)电源的周期(4)电压偏低振针过高解析(1)由电磁打点计时器的构造可知，A是线圈，B是振片，C是振针(2)电磁打点计时器使用6 V交流电源(3)打点周期同电源的周期(4)打出的点不清晰的原因可能是电压偏低、振针过高8用打点计时器可测纸带运动的时间和位移下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将
17、各步骤的字母代号写在空白处A在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压 (填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上B把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过 ，并压在 下面C用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离s.D切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间t .E打开电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点F利用公式计算纸带运动的平均速度实验步骤的合理顺序是 答案交流限位孔复写纸(n1)0.02 sBAEDCF解析打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打n个点，则有(n1)个时间间隔，故这段纸带记录的时间t(n1)0.02 s；实验步骤的排列一般要按先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是：BAEDCF.