人教版新课标高中物理必修1用打点计时器测速度教案3篇

用打点计时器测速度教案3篇

实验目标：

1、知道打点计时器的构造和原理，学会使用打点计时器，能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间，会计算纸带的平均速度，能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度，认识v-t图象，并能根据v-t图象判断物体的运动情况。

2、通过速度测量过程的体验，领悟两个方法：一是用图象处理物理数据的方法；二是极限法或说无限趋近法，加强一个认识，实验是检验理论的标准。

实验器材：电源（220v电源或学生电源），打点计时器，纸带，刻度尺（最好是塑料透明的），导线

实验准备：

1、仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器，对照课本，比较它们的异同。

2、两类打点计时器的打点时间间隔是多少？

3、分析纸带时，如何计算纸带的平均速度。

4、严格地说，瞬时速度我们引进测量出来的，你知道用什么方法求出的速度可以代替某点的瞬时速度吗？

5、从器材上读取的数据是原始数据，原始数据是宝贵的实验资料，要严肃对待，要整齐的记录，妥善保存。

实验原理：

1、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，工作电压为4~6v。当电源的频率是50hz时，它每隔0.02s打一个点。电磁打点计时器是应用电磁原理制成的，图1是它的工作原理图。通电前，先在打点计时器上装上纸带，并把复写纸片压在纸带上。然后把线圈与50hz、4~6v的交流电源接通。这时，振片被磁化，在磁力作用下振动起来。每0.02s振针压打复写纸一次，被运动物体拖着的纸带上便记录下一系列的点子，这些点相应地表示运动物体在不同时刻的位置，相邻两点间的时间间隔是0计时器 0.

02s。我们对纸带上这些点之间的距离进行测量，就可以定量地研究物体的运动规律。

2、电火花计时器。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时器，它的构造如图2所示。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条白纸之间。当接通用220v交流电源，按下脉冲输出开头时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接到负极的纸盘火花放电，于是在运动的纸带1上打出一列点迹。当电源频率是50hz时，它也是每隔0.02 s打一次点。

这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，实验误差小。

上面介绍的两种计时器打点的时间间隔都是t=0.02s，因此，打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间。如果把纸带跟运动物体连接在一起，纸带上的点子就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里民生的位移，从而了解物体运动的情况。

实验步骤：

1．把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否在两条纸带之间。

2．把计时器上的电源插头在220v交流电源插座上。

3．按下脉冲输出开头，用手水平地拉动两条纸带，纸带动上就打上一列车员小点。

4．取下纸带，从能看得清规戒律的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点，点子的间隔数则为（n-1）个，用t=0.02（n-1）计算出纸带的运动时间t。

5．用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离s有多长

6．利用公式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一中。

7．选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析。

8．从能够看清的某个点开始，每隔0.1s取一个点，在纸带上用数字0，1，2 ….5标出这些“测量点”，测量包括每个点的一段位移△x,记录在表二中，同时记录相对应的时间，以测量该点的瞬时速度。

9．计算出各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，填入表三中，点0作为计时的开始，即t=0。

10．以速度v为纵轴，以时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系，根据表二的数据在坐标轴上描点，将这些点用平滑的曲线连接起来。

11．通过曲线的走向大致看出手的速度变化规律，将你的实验结果与其他同学交流一下，说出你的体会。

12．重复以上步骤再做一次。

如果用电磁打点计时器，则实验步骤的前3步相应地应当是：

把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。

把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6v的低压交流电源的接线柱相连接。

打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一列小点。

表一：

表二：

表三：

注意事项：

要认清楚你使用了哪种类型的打点计时器，电磁打点计时器要使用10v以下的交流学生电源；而电火花计时器则直接使用220v的交变电流。

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。

如果数出了n个点，那么，他们的间隔数是（n-1）个。他们所用的运动时间为（n-1）0.02s.

打点计时器要固定好，在使用时打点计时器不允许松动。

打点计时器打点结束时要立刻切断电源。

要保证手每一次“水平地拉动纸带”。

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接近b点的瞬时速度，但过小的间距也会增大测量的误差，应根据课本中的例子仔细选取。

测量点要每隔0.1s选一个，即每隔六个点取一个点，而测量点的的选取上应取前一个点，后两个点之间。即：v==。

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。

怎样描绘实验图线

处理实验数据的常用方法之一是图象法。运用图象法处理数据有许多优点，例如，能比较直观地表达物理规律，能够减小偶然误差对结果的影响，能够较方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理量数值。这里我们着重介绍一下怎样描绘实验图线。

描绘图线时，一般以横坐标代表自变量，以纵坐标代表因变量，在轴的末端箭头旁边注明代表的物理量及其单位。例如，要描绘做匀速直线运动物体珠速度图象，即以时间为横坐标，以瞬时速度为纵坐标，在纵轴和横轴末端箭头旁分别标注

根据测量的数据，选取适当的坐标轴的标度（即每格所代表的量值），使横轴与纵轴的全长（表示数据的最大值的长度）接近相等，图线大约分布在以坐标原点为顶点，以横坐标为一条边角之间，并尽可能使最小分度与测量的准确程度相一致。例如，在绘制速度图象的实验数据中（见上表），最大数值为时刻，速度，我们在横轴上取1格表示1s,在纵横轴上取1格表示0.10m/s, 横轴和纵轴的全长都占5格，且测量的准确值在图上也能确切标出。当图线不通过坐标原点时，坐标的原点可以不从零开始，这样可以使图线分布匀称。例如，上述速度图象中，如果t=0,v0=0.20m/s,则v轴的原点可以从0.20开始。

教学中的几点考虑

①注意培养学生的实验素质。实验课以学生活动为主，各种活动应有序进行。指导学生阅读课文、说明卡，对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。认真观察实验现象，小组之间可以交流、对比实验情况。如有意识的变速拉动纸带，观察纸带上打出的点起始部分、中间部分、最后部分有什么变化？其他小组打出的点有什么不同，这些差异都说明什么问题？以提高对实验现象的观察力。

要求学生尊重原始测量的数据,不能随意改动,实验测量的原始数据是研究实验现象,寻找结论和规律的基本依据,也是检验,评价实验结果的依据.尊重原始测量数据,是良好实验素质和科学精神的具体表现.

②注意理解一些名词,概念.如计时点,计数点,两个计数点之间的位移,平均速度,某时刻的瞬时速度是怎样求得的.各组交流v-t图象的异同,研究异同的原因.

画v-t图象是,横轴,纵轴单位长度的确定要根据实验数据的最大值,最小值合理选取,使描绘的图象v-t能充满坐标平面的大部分空间.;

③说明卡片内容建议(以电磁打点计时器为例)

在桌边固定打点计时器；

将复写纸调节片向外拉出,将复写纸原片孔套在复写纸定位销上,向里推调节片,可调节复写纸位置；

将纸带穿过限位框,从复写纸下穿过压纸框,从另一侧限位框穿出；

开启电源等待1s~2s拖动纸带,拖出纸带后立即切断电源；

在纸带上选取计数点,测量计数点之间长度时要用量程在30cm以上透明塑料尺一次测量多组计数点间数值,不要用短刻度尺一段一段的测量计数点间距离,减少偶然误差

用打点计时器测速度教案二

一、教学目标

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，并学会安装并使用打点计时器。

2.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和测量瞬时速度。

3.明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出实验中的速度—时间图象。

4.通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。

5.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。

二、教学重点与难点

重点:1.打点计时器的使用。

2.由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3.画物体的速度—时间图象。

难点:1.对纸带数据的处理。

2.画图象的方法。

三、教学方法

实验探究式教学方法

四、教学设计

（一）新课内容

1.打点计时器的认识

先让学生阅读教材,然后老师提出问题,引导学生回答:

(1)电磁打点计时器使用的是直流电还是交流电?其工作电压为多少?[来源:Gkstk.Com]

(2)我国交流电的频率为50Hz,使用这种电源时,每隔多长时间打一个点,即相邻两个点之间的时间间隔是多少?

(3)打点计时器打出的纸带可以记录某段时间内的位移,能不能记录时间?

(4)说出电磁打点计时器的构造?工作原理?如图1—4—1所示。

(5)复写纸放在纸带上边还是下边?

(6)解释电火花计时器的工作原理?如图1—4—2所示,它与电磁打点计时器相比,哪一种误差小?原因是什么?

2.练习使用打点计时器

指导学生动手练习使用打点计时器，要让学生按步骤有序操作,并打出几根纸带。

选择一条点迹清晰的纸带,如图1—4—3所示,引导学生回答下列问题:

(1)怎样从打出的纸带中获取数据?指导学生用列表格的形式把数据列出。

(2)怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？

(用纸带上两个点之间的距离除以两个点之间的时间间隔,即根据v=△x/△t，求出在任意两点间的平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点间的距离，△t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。)

(3)在打出的B、C两个点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是多少?

(4)如果纸带上的点迹分布不均，那么，点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小？

(在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小)[来源:高考试题库GKSTK]

3.用打点计时器测量瞬时速度

(1)在图1—4—3中求出B、C之间的平均速度,如果要求不很精确,能否用该平均速度表示B点右边一点的瞬时速度?

(2)能否把该点的速度表示的更准确一点?

(3)如果想每隔0.1s测一次速度,应怎么办?

(4)把测量所选“测量点”在内的一段位移填入表格。

(5)引导学生求出上述“测量点”附近的平均速度。

(6)引导学生把上述的平均速度作为对应点的瞬时速度填入表格。

(7)引导学生分析表格中速度的变化情况。

4.用图象表示速度

为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。

以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。

教师提出下列问题:

(1)图象上每一点的意义是什么?

(表示该时刻物体的瞬时速度)

(2)如要求这些点中间一个时刻的速度是多少,应怎么办?

(把这些点连接起来,在连线上与该时刻对应的点的速度就是该时刻的瞬时速度)

(3)把这些点连接起来,是什么形状?[来源:高考试题库GKSTK]

(是折线。因速度的实际变化是比较平滑的,故要用平滑的曲线把它们连接起来)

（三）典型例题

【例1】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，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．加速度 D．平均速度

解析：从打下的纸带上数一下点的个数就知道时间，因为两个点的时间间隔为0.02s.故A选项正确。

用刻度尺量一下任意两个点间的距离，就知道了物体的位移。故B选项正确。

从纸带上不能直接得到加速度、平均速度，只可以间接计算。故C、D选项错误。

答案：AB

【例2】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，振针每隔0.02 s在纸带上打一个点，现在用此打点计时器测定物体的速度，当电源的频率低于50 Hz时，数据计算仍然是按照每隔0.02 s打一个点来处理的．则测出的速度数值与物体的实际速度相比，是偏大还是偏小?为什么?

解析：当电源频率低于50 Hz时，实验中实际时间间隔大于0.02 s，数值计算时如按照实际时间间隔，得到实际速度，若实验时仍用0.02 s作为时间间隔来计算，实验数值比物体的实际速度偏大．

点评：有关实验误差的分析对学生来说是一个难点，突破方法是根据实验原理分析，同学们应该仔细体会，理解．

【例3】用同一底片对着小球运动的路径每隔0.1 s拍一次照，得到的照片如图1－4－4所示．求小球的平均速度．

图1－4－4

解析：根据题意，小球从1 cm到6 cm位置，位移s＝5 cm，所用时间t＝0.3 s，平均速度v＝s／t＝0.17 m／s．

点评：本题初看是一新情景的题，经分析可看出本题的做法与利用打点计时器打出的纸带进行数据处理的方法一致．题目不难，学生能很快求出平均速度．所以培养学生的迁移能力是非常重要的．

【例4】如图1－4－5所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、

6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示．求出各计数点的瞬时速度并画出速度一时间图线．

解析:(1)1点是0、2间的中间时刻，求出0、2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出．0和6两个点的瞬时速度不便求出．然后画出速度一时间图线．注意相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s．即:v1=0.195m/s,v2=0.40m/s,v3=0.51m/s,v4=0.69m/s,v5=0.70m/s。

(2) 以O点为坐标原点建立直角坐标系．

横坐标：表示时间纵坐标：表示速度

根据第一问计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到图象如图1－4－6所示．

（四）课堂训练

1.图1—4—7为打点计时器打出的一条纸带，从纸带上看，打点计时器出的毛病是…………( )

A.打点计时器接在直流电源上 B.电源电压不够大

C.电源频率不够大 D.振针压得过紧

2.甲、乙两物体的v－t图象如图l－4－8所示，则………（）

A．甲、乙两物体都做匀速直线运动

B．甲、乙两物体若在同一直线上，就一定会相遇

C．甲的速率大于乙的速率

D．甲、乙两物体即使在同一直线上，也不一定会相遇

3.某兴趣小组的同学们在做“用打点计时器测速度”的实验中，

让重锤自由下落，打出的一条纸带如图1—4—9所示，图中直尺的

单位为cm，点O为纸带上记录到的第一点，点A、B、C、D……依

次表示点O以后连续的各点。已知打点计时器每隔T=0.02 s打一个点。

（1）打点计时器打下点G时重锤的速度可用表达式vG=____________进行计算，式中各量的意义是________________________________________________

（2）用上式计算出打下点G时重锤的速度为vG=____________m/s

5在“用打点计时器测速度”的实验中，某次实验中的纸带如图1－4－10所示，取O为起点位置，每隔5个间隔为一个计数点，实验使用的电源是50 Hz的低压交流电源，其中OA＝0.60 cm，OB＝2.40 cm，OD＝9.60 cm．则OC距离是________cm，在B计数点处的瞬时速度v8＝________m／s．（图中单位为cm）

五、跟踪练习

1.下列关于使用打点计时器的说法，其中正确的是………………（ ）

A.不要在未放纸带时通电打点，每次打点完毕，应及时切断电源，切忌长时间通电使用

B.每打完一条纸带，要将复写纸调整一下，确保下一次打点清晰

C.若发现振片振幅不稳定，应调节振片螺母，以使振动稳定

D.若打出的点带尾巴或双点，则是由于打点针太长所造成的，应适当调节打点针的长度

2.利用打点计时器打出的纸带可求出……………………（ ）

A.能准确求出某点的瞬时速度

B.能粗略地求出某点的瞬时速度

C.能准确求出某位移内的平均速度

D.可利用某时段的平均速度代表某点的瞬时速度

3.下列关于打点计时器的说法中正确的是…………………………（）

A．打点计时器使用低压直流电源

B．打点计时器使用低压交流电源

C．使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s

D．使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1 s

4.使用打点计时器时应注意………………………………………（）

A．无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面

B．使用打点计时器时应先接通电源，再拉动纸带

C．使用打点计时器在拉动纸带时，拉动的方向应与限位孔平行

D．使用打点计时器时应将打点计时器先固定在桌子上

5.甲和乙两个物体在同一直线上运动, 它们的v－t图像分别如图1—4—11中的a和b所示. 在t1时刻…………………………………………( )

A.它们的运动方向相同

B.它们的运动方向相反

C. 甲的速度比乙的速度大

D. 乙的速度比甲的速度大

6.如图1－4－12所示，根据打点计时器打出的纸带判断哪条纸带表示物体做匀速运动……………………………………………………………………（ ）

图1－4－12

7.电磁打点计时器的电源应是________电源，通常的工作电压为________伏，实验室使用我国民用电时，每隔________秒打一次点，如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为________秒。[来源:Gkstk.Com]

8.如图1－4－13所示是一条利用打点计时器打出的纸带，求A点的瞬时速度．

图1－4－13[来源:Gkstk]

9.如图1－4－14所示是用纸带拖动小车用打点计时器测定速度打出的一条纸带．A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的记数点．相邻计数点间的时间间隔为0.1 s．试求：打点计时器打下B、C、D各点时小车的即时速度．

10.（2001上海）利用打点计时器研究一个约1. 4高的商店卷帘窗的运动。将纸带粘

在卷帘底部，纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动。打印后的纸带如图1—4—15所示，数据如表格所示。纸带中AB、BC、CD……每两点之间的时间间隔为0.10s，根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度V平均。可以将V平均近似地作为该间距中间时刻的即时速度V。

（1）请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的V-t图线。

（2）AK段的平均速度为 m/s。

六、课堂训练及跟踪练习答案

课堂训练参考答案:

1.CD;2.ACD;3.(1)，FH表示F、H两点间的距离,vG= 1.30 m/s;4. 6.00,0.54。

跟踪练习参考答案:

1.ABCD;2.BCD;3.BC;4.BCD;5.AD;6.B;7.低压交流，4～6,0.02秒，0.1;8.4m/s;

9.vB=0.26m/s,vC=0.30m/s,vD=0.34m/s;10.（1）如图1—4—16所示,(2)VAK=1.39m/s。

用打点计时器测速度教案三

从容说课

物理学是一门以实验为基础的自然科学.本节课为实验课，目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法，测定物体牵引纸带的速度，并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系.根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法，让学生用求平均速度的方法，粗略表示物体运动的瞬时速度.教材这样处理更进一步加深了上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解.当然这种用平均速度代替瞬时速度的方法，在匀变速直线运动中有它的准确性，这要在下一章中学习，在此可不必要向学生介绍这种结论性的知识，以免冲淡学习重点，加重学生负担.本节课旨在让学生学到科学实验中探究的方法，而不是注重探究的结果多么完美，所以千万不能让学生养成不尊重实验事实、拼凑实验结果的习惯.要让学生在亲身体验描点法作图象的思想方法，向学生讲清图象的横、纵坐标，描点法，图象的物理意义.要充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与.教师要补充一些更为典型的、学生非常熟悉的、不一定是物理方面的图象，要突出图象的直观性，使学生对图象的作用有更多、更深入的了解，为本节建立物理图象来分析、寻找物体运动的规律打下基础.

三维目标

知识与技能

1.了解打点计时器的计时原理，理解纸带中包含的物体运动的信息（时间、位移）.

2.会安装并使用打点计时器，理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度.

3.明确速度—时间图象的物理意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中的速度—时间图象，能从图象中获取有用的信息.

过程与方法

1.通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力.

2.通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来.培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法.

3.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用.

4.体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑.

5.经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物体运动.

情感态度与价值观

1.感受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.体验用图象的方法描述物理现象的乐趣.培养学生用数学方法处理物理问题的意识.培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神.

4.培养学生合作与交流的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在合作中既坚持原则又尊重他人的习惯.

教学重点

1.学会使用打点计时器.

2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度.

3.会用描点法描绘物体的速度—时间图象，并从中获取物理信息.

教学难点

处理纸带的方法，用描点法画图象的能力.

教具准备

多媒体课件、电磁打点计时器、电火花计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸.

课时安排

2课时

教学过程

［新课导入］

测定物体的速度并不是一件很容易的事情，特别是当物体的运动速度在不停变化时，测定某时刻的速度更是比较困难的，如上下飞舞的蝴蝶，要确定它某一时刻的速度是很困难的.我们现在只研究直线运动的速度的测量问题.

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运动的信息.直接测量物体运动的速度在技术上是比较复杂的，我们在测量时可以尝试通过测量物体运动的时间和位移，再经过计算或作图来判断物体的运动情况.在实验中，我们可以使用秒表和尺子，直接测量物体运动的时间和位移，但当物体运动速度太快时，采用这种方法的测量误差较大.打点计时器就是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器，我们可以通过测量位移和时间来计算物体运动的速度以及速度的变化快慢.

【课堂活动】

作为同桌的两位同学合作，简易模拟打点计时器.

1.同桌两位同学之间，一位同学手拿一枝彩色画笔，另一位同学牵动一条宽约1 cm的长纸带，使纸带在你的笔下沿着直线缓慢向前移动.你按照一定的时间间隔点击纸带（比如每秒1次，或每秒2次），比比看，看谁牵动纸带的速度变化最小.想一想，相邻两点的距离跟牵动纸带的速度有什么关系?牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间有没有影响?

2.两位同学竞走比赛，为了比较他们的运动情况，现在让每位同学都提着底部穿孔、漏沙比较均匀的两个沙袋一起竞走，然后通过他们的漏沙情况来判断他们的匀速运动情况和加速情况.

以上两个探究活动目的是让学生体验打点计时器通过打点达到计时目的的原理.

学生做完后讨论.

生：相邻两点间的距离随着牵动纸带的速度的增大而加大.纸带运动的快慢不均匀，点子的间隔也不均匀，但对相邻两点间的时间间隔没有影响.

生：参加竞走的两人若运动快慢比较稳定，则漏沙比较均匀，若加速运动，会发现快的时候漏沙少，慢的时候漏沙多.

［新课教学］

师：在以上的活动中，同学们认识到了打点和漏沙可以体现物体运动的快慢.今天我们就来学习用打点计时器测定物体运动速度的方法，并用图象把这些速度形象地表示出来.

一、电磁打点计时器

教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读其使用说明书，明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.

电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，如图1－4－1所示.工作电压为4 V～6V.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而不断变化，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周期一致，即为0.02 s.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列小点.

图1－4－1 电磁打点计时器

【交流与讨论】

电磁打点计时器使用低压交流电源工作，大家想一想能不能使用直流电源，为什么？

生：工作原理中是靠电流方向的改变来改变磁铁的磁场方向，从而促使振动片上下振动，并且振动片的振动周期与电源的电流变化周期一致.若使用50 Hz的交流电，打点的时间间隔为0.02 s.这个值正好是电源频率的倒数.

二、电火花计时器

教师布置学生对照仪器看说明书，引导学生注意其重点：观察打点计时器并阅读说明书，明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法.

电火花计时器电火花计时器的外形如图1－4－2所示，它可以代替电磁打点计时器使用，也可以与简易电火花描迹仪配套使用.

图1－4－2

使用时电源插头直接插在交流220 V插座内，将裁成圆片（直径约38 mm）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（20 mm700 mm）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.

【交流与讨论】

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？

生：电火花计时器可能会更好些，因为电磁打点计时器中振针和纸带间的摩擦会更大些.

教师评论并系统总结.

师：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度一致（脉冲周期不大于50 μs，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 μA）.

师：打点计时器能记录哪些信息？

生：时间和位移.

下面的时间交给学生自主探究.

【课堂训练】

出示例题：

电磁打点计时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，等于交流电的频率的倒数，即若使用电源的频率为50 Hz，则交流电的周期为 s=0.02 s.我国使用的交流电的频率统一为50 Hz.

三、练习使用打点计时器

学生自主阅读教材中的实验步骤提示.

指导学生动手练习使用打点计时器，并引导学生思考：纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的，怎样将纸带上的点变成相关的数据？

【交流与讨论】

针对问题，学生讨论实践后回答.

问题1.电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带的位置？

生：将复写纸套在复写纸定位销上，推动调节片，可调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过.

问题2.振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整？

生1：可检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上，可将压纸框向下压恢复其原来位置.

生2：可能是复写纸该换新的了.

生3：可能是振动片的振幅太小，可调整振动片的位置.

生4：可能是振针的位置太高，调整振针的位置，直到打出点为止.

生5：我选的电压在4 V和6 V的情况下，打点的清晰度有点差别，电压高的时候稍清晰，所以可调高一点电压.

问题3.开启电源打点完毕后要及时关闭电源，这样做有什么好处？

生：因打点计时器是按间歇工作设计的，故长期工作可能会因线圈发热而损坏.

投影展示：电火花计时器的纸带安装方法（让学生阅读）：

使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：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.

师：处理纸带时，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点.如果数出n个点，这些点划分出来的时间间隔数是多少？

生：共（n－1）个.

学生亲自手拉纸带练习使用打点计时器，自己设计表格，记录测量数据.

【思考与讨论】

师：怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度？[来源:学&科&网]

生：测出两个点间的距离，数一下这两个点间共有多少个时间间隔，即有多少个0.02 s，用这个总距离去除以所需用的时间.

【课堂训练】

出示题目：

打在纸带上的点，记录了纸带的运动时间.如果把纸带和运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置.研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间内发生的位移，从而了解物体的运动情况.请你用简短的语言描述图1－4－3所示每条纸带记录的物体的运动情况.

图1－4－3

参考答案：（a）、（b）的各点分布较为均匀，是匀速运动，但从点子的疏密程度来看，（b）上的点子较稀疏，所反映的物体运动较快，速度较大.（c）表示物体运动得越来越快，速度在增大；（d）表示物体运动得越来越慢，速度在减小.

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时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点，这种描述方法越准确.

示例：如图1－4－4，测量出包括E点在内的D、F两点间的位移Δx和时间Δt，算出纸带在这两点间的平均速度=，用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度.