1、1.3 记录物体的运动信息【学习目标】（一）知识与技能1、了解两种打点计时器的结构和工作原理。2、会安装并使用打点计时器。3、利用纸带研究物体的运动情况。（二）过程与方法1、通过自己看打点计时器的说明书，培养独立学习的能力。2、通过对纸带的处理过程培养获取信息、处理信息的能力。3、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。（三）情感、态度与价值观1、感觉打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。2、经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。3、培养敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。【学习重点】两种打
2、点计时器的构造；根据点迹，理解纸带上包含的物体运动信息。【知识要点】一、电磁打点计时器 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，如图141所示工作电压为4 V6 V当电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面当接通电源时，线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制成)磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中由于振动片的磁极随着电流方向的改变面不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动，其振动周期与线圈中的电流变化局期一致，即为0.02s位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系
3、列小点。二、电火花计时器使用时电源插头直接插在交流220V插座内，将裁成圆片(直径约38mm)的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上，将剪切整齐的两条普通有光白纸带(20mmX700mm)从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过，并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间这样当两条纸带运动时，也能带动墨粉纸盘运动，当按下脉冲输出开关时，放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带(位于下面)做实验，还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验；墨粉纸可以使用比较长的时间，一条白纸带也可以重复使用，应注意降低实验成本。三练习使用打点计时器使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带
4、的方法有两种，一种是用一条纸带从墨粉盘下穿过，打点时墨粉盘不随纸带转动，电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上，打出的点迹颜色较淡，打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带学生实验时可采用这一方法另一种是用两条纸带，将墨粉盘夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉盘会随纸带转动，电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，所以打出的点迹颜色较重墨粉盘上面的一条纸带没有点迹，可重复使用用一条纸带打点时，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小，用两条纸带打点时摩擦阻力较大不管用哪种方法，打完纸带后应立即切断电源四、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粗略代表这段
5、时间内的某点的瞬时速度所取的时间间隔越接近试点，这种描述方法越准确示例：如图144，测量出包括E点在内的D，F两点间的位移x和时间t，算出纸带在这两点间的平均速度v=x/t，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度x/t可以大致表示正点的瞬时速度，D、F两点离E点越近，算出的平均速度越接近正点的瞬时速度然而D，F两点距离过小则测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点 【问题探究】1、从原理上考虑，电火花计时器跟电磁打点计时器相比，哪个更好些，误差可能会更小?答：电火花计时器使用中运动阻力极小，这种极小阻力来自于纸带运动的本身，而不是打点产生的，因而系统误差小，计时精度与交流电源频率的稳定程
6、度一致(脉冲周期不大于50s，这一方面也远优于电磁打点计时器)，同时它的操作简易，使用安全可靠(脉冲放电电流平均值不大于5 A)2、打点计时器能记录哪些信息?答：时间和位移【典型例题】用接在50 Hz 交流电源上的打点计时器，测定小车速度，某次实验中得到一条纸带，如下图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个记数点，分别标明0、l、2、3、4，量得0与 1两点间距离x1=30mm，3与4两点间的距离x2=48mm，则小车在0与1两点间平均速度为 ms。解析：01两点间的平均速度m/s【达标训练】1.关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是()A打点计时器应用低压交流电源，交流电频率为50Hz
7、；B纸带必须穿过限位孔，并注意把纸带压在复写纸的上面；C要先通电，后释放纸带，纸带通过后立即切断电源；D为减小摩擦，每次测量应先将纸带理顺。2运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（ ）A物体运动的时间； B物体在不同时刻的位置；C物体在不同时刻的速度； D物体在不同时间内的位移。3手拖动纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm，则（ ）A手运动的平均速度为0.03m/s B手运动的平均速度为1.5m/sC手运动的平均速度为1.8m/s D手运动的平均速度为180m/s4在使用电磁打点
8、计时器时，有时发现计时器的打点周期不稳定，其原因可能是A交流电源的电压不稳定 B交流电源的频率不稳定 C巳永久磁铁的磁性太弱 D振片的固有频率与交流电源的频率有偏差5根据打点计时器打好的纸带，可以从纸带上直接得到的物理量是（ ）A时刻 B时间 C位置 D位移 E平均速度6根据打点计时器打好的纸带，通过适当的计算可以得到的物理量是（ ）A时刻 B时间 C位置 D位移 E平均速度7打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点。A痕记录了物体运动的时间B点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移C点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D点在
9、纸带上的分布情况，反映了物体的运动情况 8某同学用电磁打点计时器做实验时，在纸带上留下的不是圆点，而是一列短线，这可能是因为 ( )A打点计时器错接在直流电源上；B电源频率不稳定；C打点的振针压得过紧； D打点的振针压得过松。9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步骤，将各步骤的字母代号顺序写在空白处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 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
10、点间的距离。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 。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 10使用打点计时器时，下列问题对实验的影响是什么？（1）错接在直流电源上，影响是 （2）电源频率不稳，影响是 （3）打点针压得太紧，影响是 （4）电源电压不稳，影响是 （5）振针过长，影响是 11美国著名短跑运动员卡尔刘易斯曾以9.86s跑完100m在这次赛跑中，从起跑点算起每10m所用时间分别是：1.88s、1.08s、0.92s、0.89s、0.84s、0.84s、0.84s、0.83s，最后20
11、m用了1.74s从这组数据可以算出，他跑完100m的平均速度是_m/s，平均速度最小的是第_个10m，平均速度最大的是第_个10m。 12如图1所示，是某人练习使用打点计时器得到的纸带，纸带的右端后通过打点计时器从点痕的分布情况可以断定纸带的运动情况是 。若所用电源频率为50Hz，从打下A点到打下D点，共13点，历时 s，位移为 m，这段时间内纸带运动的平均速度是 m/sBD段的平均速度是 m/s。13电火花打点计时器使用交流 V电源工作，它是利用 在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器工作电源频率是50Hz，如果用它测量时，实验者不知工作电压的频率变为60Hz，仍按50Hz的频率计算，这样算出
12、的速度值与物体速度的真实值相比是 （填“偏大”或“偏小”）。 14某组学生研究小车从斜面上滑下实验，得到如图2所示的纸带，纸带上的计数点用O、A、B、C、D、E表示根据图上数据，可判断小车做 运动，小车经过B点时的速度是_ _cm/s，小车经过D点时的速度是_cm/s(相邻计数点间的时间间隔为0.1s)ABCDEO010203040cm图215某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图3所示,图中O点为纸带的第一个点，接下来的前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,推测纸带的运动是加速还是减速？在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是多大？ B点的瞬时速
13、度为多大？OAB1.30CDEFG3.456.3410.0814.4019.55单位:cm图3 16如图4所示为某次实验中打出的一条实际大小的纸带，图中O为纸带运动的起始点，A为所选取的第一个计数点，O点到A点之间有部分点不清晰，用毫米刻度尺测量后可算出哪些物理量？你能做出哪些判断？OABCDEFG图4AB1.20CDE1.90cm2.402.38图517图5是某同学用打点计时器研究某物体运动规律时得到的一条纸带根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质18请同学帮忙测量你跑一百米的速度，大致描绘你自己跑一百米的v-s图象简要步骤：一名同学在起点
14、发令，每隔10m站一名同学计时发令后，你起跑的同时其它10名同学一起按表计时，在你跑过计时同学的同时，停表把记录的数据记入下表，再计算你每跑10m内的平均速度（分小组讨论一下，你们需要做哪些准备工作？例如同学的分工协作，发令计时的训练等）位置（m）0102030405060708090100时刻（s）0【达标训练参考答案】1、CD 2、ABD 3、C 4、B 5、ABCD 6、E 7、ABD 8、C9、10V以下交流；限位孔；复习纸；（n1）0.02s；BAEDCF 10、（1）不会打点；（2）打点间隔无规律，不总是每隔0.02s打一个点，但纸带上看不出，而实际上打点间隔已不是0.02s内物体
15、运动的位移；（3）针与纸带接触时间过长，使“点”变成为“线”；（4）不影响打点的时间间隔，影响打点的清晰程度；（5）对纸带的影响和振针压得太紧相似，是间断的直线。 11、10.14m/s，第1个，第8个 12、减速运动，0.24s，7.7510-2m，0.323m/s，0.203m/s 13、220v, 火花放电，偏小 14、加速运动，65cm/s，122.5cm/s15、 从A点开始每打五个点取一个计数点，计数点间只有5个间隔，则计数点间运动的总时间为t=0.025s=0.1s，每隔0.1s纸带运动的位移分别是2.15cm、2.89cm、3.74cm、4.32cm、5.15cm，说明纸带作加
16、速运动A、F间纸带运动的平均速度为B点的瞬时速度可以用AC、AD、AE或AF段的平均速度表示，其中AC段的平均速度最接近B点瞬时速度16、略17、物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小分别是19.0cm/s、60cm/s、60cm/s、59.5cm/s，物体运动的性质是先加速，后匀速解析：AB段的平均速度为 BC段的平均速度为 CD段的平均速度为 DE段的平均速度为在误差范围内，可认为，则物体先加速，后匀速18、解析：设记录的时间为t1、t2、位置（m）0102030405060708090100时刻（s）0t1t2算出每段10m所用的时间和每段的平均速度第几个10m的位移12391010m位移内的时间t1t2- t1t3- t2每段的平均速度v1v2v3将每段的平均速度作为此段时间中点的瞬时速度，确定每点的坐标，（），（），（）描点，连线【反思】收获疑问