高中物理人教版必修1-1.4.實驗：用打點計時器測速度(共33張)

1.4實驗：用打點計時器測速度高中階段計時的儀器有四種：打點計時器、秒表、光電計時器、頻閃照片。（一）秒表：1、原理：秒表的計時原理與鐘表的計時原理完全相同，是通過指針均勻轉(zhuǎn)動來計時的。如圖：一、四種計時儀器開始計時或停止計時的按鈕分針刻度盤秒針刻度盤指針復(fù)位按鈕秒針轉(zhuǎn)動一周，用時30秒，每秒針分成10等份，最小刻度0.1秒，由于機械結(jié)構(gòu)，秒針是一等份一等份的跳。分針轉(zhuǎn)動一周，用時30分鐘，每分鐘針分成2等份，每等份30秒。秒針分針2、構(gòu)造3、操作：按一下A按鈕，秒表開始計時；再按一下A按鈕，秒表停止計時。按一下B按鈕，指針復(fù)位，兩均指針均回到零刻度。AB4、讀數(shù)：從分針刻度盤上讀出大于30秒的時間；從秒針刻度盤上讀出小于30秒的時間，精確到0.1秒。注：秒表不要估讀（二）光電計時器：1、原理：光電管與計時器的組合。如圖：裝置2、兩種計時方法：方法一：用兩個光電計數(shù)器計時。如下圖：小車上的遮光片通過光電管1時，開始計時，遮光片通過光電2時結(jié)束計時。計時器顯示的時間為小車由光電管1位置運動到光電管2位置所用的時間。光電管2光電管1遮光片注：用于測小車經(jīng)過兩光電管的平均時速度方法二：用一個光電計數(shù)器計時。如圖：小車上的遮光片有一定的寬帶，遮光片的下邊緣經(jīng)過光電管時，開始計時，遮光片上邊緣通過光電時結(jié)束計時。計時器顯示的時間為遮光片通過光電管所用的時間。光電管下邊緣上邊緣注：用于測小車經(jīng)過光電管的瞬時速度（三）頻閃照片1、原理：用照相機對運動的物體進行連續(xù)拍照，且照相機每隔相同的時間拍攝一次。根據(jù)照相機的閃頻可知相鄰兩次拍照的時間間隔，從而知道物體相鄰兩次拍照的運動時間。再根據(jù)照片測出物體的位移，進而可求物體的速度。如圖：目前高速攝像機每秒鐘最多能拍攝6億張照片。2、閃頻：頻閃照相機每秒鐘拍照的次數(shù)叫頻閃照相機的閃頻，又叫拍攝頻率。符號f。說明：⑴一般的照相機每次拍照時，快門從打開到關(guān)閉都需要一定的時間，這個時間叫曝光時間。在曝光時間內(nèi)，如果被拍物體在運動的位移較大時，拍攝的照片就會模糊。⑵頻閃照相機每次拍攝時，曝光間極短，遠(yuǎn)小于相鄰兩次拍照的時間間隔。一般忽略曝光時間，認(rèn)瞬間完成拍攝；且認(rèn)為每次拍攝物體處在某個位置。3、照片與實物的縮、放比例：通常情況下，照片的大小與實物的大小不相同；人們把照片與實物的高度（或長度）之比叫做照片的縮放比例。如：照片與實物的比例時1:10，即物體的長度為照片的10倍。則物體的位移、速度均為照片的位移和速度的10倍。例題1：如圖所示，為高速攝影機拍攝到的子彈穿過蘋果瞬間的兩幅照片．已知子彈的長度約為5cm，該兩幅照片拍攝的時間間隔為4×10-4s，由此判斷子彈的飛行速度約為A．5×10m/sB．5×102m/sC．5×103m/sD．5×104m/s（四）打點計時器1、計時原理：打點計時器是通過均勻打點，根據(jù)打點的次數(shù)來記錄紙帶運動的時間。高中實驗用的打點計時器，每隔0.02秒打一個點。如圖，為打點計時器在紙帶上打出的一系列的點。根據(jù)每0.02秒打一個點可知：A到B的時間為0.04s；B到C的時間為0.06s；C到D的時間為0.08s。打點計時器有兩種：電磁打點計時器和電火花打點計時器.電磁打點計時器電火花打點計時器2、電磁打點計時器(1)構(gòu)造：紙帶原理：＋－INＳFＳＮFI－＋特別強調(diào)：⑴電磁打點計時器一定要接交流電源，電壓4至6伏。⑵打點計時器打點的時間間隔等于所接交流電的周期。我國照明用的交流電的頻率是50Hz，周期為0.02s3、電火花打點計時器⑴結(jié)構(gòu)尖端放電處原理：火花放電在放電針與石墨紙盤之間進行的，脈沖電流經(jīng)放電針，擊穿紙帶1，流到墨粉紙盤。放電時會在紙帶1上留下黑點。強調(diào)：(1)必須用兩條紙帶夾住墨粉紙盤，通過紙帶的運動帶動墨粉紙盤的轉(zhuǎn)動。(2)工作電壓：交流220V兩種打點計時器相比較：電磁打點計時器，操作更簡單，點跡清楚，但紙帶運動過程中受到的振針阻力較大，且紙帶運動的速度越大，其所受的阻力也越大。而電火花打點計時器點跡有時不夠清楚，但紙帶運動時所受的阻力較小。二、用打點計時器測物體的速度1、練習(xí)使用打點計時器第一步：將打點計時器固定在木板上。第二步：取一條長約60cm的紙帶，將紙帶一端穿過限位孔，另一端平鋪在木板上。第三步：先接通電源，然后用手勻速的拉動紙帶。第四步：待紙帶拉出打點計時器的限位孔后，立即關(guān)閉電源。第五步：觀察紙帶，從某個能看清的點開始，往后數(shù)n+1個點，并在第一個點旁邊表上“0”以后各點依次表上“1、2、3、……n”。如圖所示，這些點叫計數(shù)點。第六步：計算出第一個計數(shù)點到每個點計數(shù)點所用的時間；并用毫米刻度尺測出每個點計數(shù)點到第一個計數(shù)點間的距離。第七步：將數(shù)據(jù)填入表格中：計數(shù)點0

12345678運動的時間(s)紙帶的位移(m)2、用打點計時器測的速度：(1)實驗裝置：把打點計時器固定在遠(yuǎn)離滑輪的長木板的一端，將紙帶固定在小車的尾部，在小車的前端用細(xì)線跨過定滑輪與鉤碼相連。并將紙帶穿過打點計時器的兩個限位孔，并拉動紙帶使小車靠近打點計時器的一端。(2)平均速度的測量：先通過紙帶上計數(shù)點的個數(shù)確定物體的運動時間，再用毫米刻度尺測出兩計數(shù)點間的距離，即為物體的位移。根據(jù)平均速度公式可計算各段時間內(nèi)的平均速度。如圖：△t

＝？△x

＝？(3)瞬時速度的測量：如果取一個很短的Δt時間，

該時間內(nèi)通過某個計數(shù)點，并測出Δt時間內(nèi)的位移Δx，本實驗在要求不很精確的情況下。V=Δx/Δt可粗略的代表該計數(shù)點的瞬時速度。如圖為打點計時器打出的紙帶，如何較準(zhǔn)確測量某計數(shù)點的瞬時速度？例題3：如圖所示為某同學(xué)打下的一條紙帶，在紙帶下平行放置一把毫米刻度尺，請根據(jù)圖測出各計數(shù)點到0點的距離和從0點運動到個計數(shù)點的時間，并計算出各計數(shù)點的瞬時速度。將各數(shù)據(jù)填入表格中。計數(shù)點0123456789時間s位移m速度m/s計數(shù)點0123456789時間s00.020.040.060.080.100.120.140.160.18位移m00.00400.00850.01350.01940.02700.03800.05200.06700.0845速度m/s0.210.240.270.340.470.630.730.81三、雷達、超聲波測速問題：測速原理：①測速儀每隔相同的時間發(fā)射一個脈沖，脈沖遇到運動的物體，原路返回，被測速儀接收。在測速儀的熒光屏?xí)@示出發(fā)射脈沖與接收到的脈沖(發(fā)射脈沖的幅度大于接收脈沖的幅度)，如圖所示。②根據(jù)熒光屏上的時間坐標(biāo)軸，可確定脈沖來回的時間，根據(jù)脈沖傳播的速度可求出被測物體反射脈沖時與測速儀間的距離。③由相鄰兩個脈沖反射時與測速儀的之差距離等于被測物體的位移。兩次脈沖反射的時間間隔等于被測物體的運動時間。由此可求被測物體的速度。例題4：超聲波測速儀A固定，將其對準(zhǔn)勻速運動的汽車B，發(fā)射超聲波，如圖甲所示。測速儀每隔T0時間發(fā)射一個脈沖，A接收的反射脈沖滯后的時間如圖乙所示。其中1、2、3為A發(fā)射的脈沖，4、5、6為對應(yīng)的反射脈沖。其中T0、ΔT已知，超聲波在空氣中的傳播速度為v。根據(jù)所給信息，可判斷汽車B的速度方向和大小為：（）A例題5：如圖所示，某同學(xué)為了測定汽車運動的速度，將測速儀B固定在馬路正中央，測速儀B是一個能發(fā)射超聲波的小盒子，工作時B向正前方運動的汽車A發(fā)出短暫的超聲波脈沖，脈沖經(jīng)汽車A反射后又被B接收，從B第1次發(fā)射超聲波開始計時，超聲波脈沖向右傳播距離x1到達汽車A，在t1時刻接收到超聲波，在T時刻第2次發(fā)射超聲波脈沖，在t2時刻接收到超聲波．(1)求超聲波的速度v1.(2)若第2次超聲波脈沖向右傳播距離x2到達汽車A，則汽車的運動速度v2是多少？四、速度圖像1、圖像的定義：對做直線運動的物體，用縱軸表示某時刻物體的速度，用橫軸表示物體運動的時間，畫出的物體的瞬時速度隨時間變化的圖線，叫速度—時間圖像，又叫V—t圖像。如圖：2、速度圖像的意義：直觀表示物體的瞬時速度隨時間的變化規(guī)律。如圖所示：請根據(jù)圖像，描述物體的