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[!--downpath--]課文原文（無）
教學打算教學目標
1.了解電磁打點計時器、電火花計時器的構造及工作原理，學會使用打點計時器.
2.把握測瞬時速率的方式，會用打出的紙帶求瞬時速率.
3.理解速率隨時間的變化圖像，并能按照圖像剖析物體的運動．
教學重難點
1.使用打點計時器.
2.測瞬時速率的方式，用打出的紙帶求瞬時速率.
3.速率隨時間的變化圖像，按照圖像剖析物體的運動．
教學過程
[知識探究]
一、了解打點計時器
1．作用及分類
打點計時器是一種使用交流(填“交流”或“直流”)電源的計時儀器，當電源頻度為50Hz時，它每隔0.02s打一次點．打點計時器和紙帶配合，可以記錄物體運動的時間及在一段時間內的位移．供小學中學生實驗用的打點計時器有電磁打點計時器和電火花計時器兩種．
2．電磁打點計時器
(1)工作電流：6V以下的交流(填“交流”或“直流”)電源．
(2)原理：接通電源后，在線圈和永久吸鐵石的作用下，振片便震動上去，推動其上的振針上下震動．這時，假若紙帶運動，振針就通過復寫紙在紙帶上留下一行小點．
3．電火花計時器
(1)工作電流：220V交流(填“交流”或“直流”)電源．
(2)原理：當接通電源、按下脈沖輸出開關時，計時器發出的脈沖電壓經放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，形成火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡．
4．兩種打點計時器偏差比較
電火花計時器使用中對紙帶運動阻力極小，因此系統偏差較小．
二、練習使用打點計時器
1．實驗步驟
(1)把打點計時器固定在椅子上并穿好紙帶．
(2)把打點計時器的兩個接線柱接到交流電源上(電磁打點計時器接6V低壓交流電，電火花計時器接220V交流電)．
(3)先接通電源開關，再用手水平帶動紙帶，紙帶上就打下一行小點，隨即立刻關掉電源．
(4)取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往前數出若干個點，假若共有n個點，這么n個點的間隔數為n－1個，則紙帶的運動時間Δt＝(n－1)×0.02s.
(5)用刻度尺檢測出從開始計數的點到最后的點間的距離Δx.
(6)借助公式v＝Δx/Δt估算出紙帶在這段時間內的平均速率．
2．注意事項
(1)打點前應把手停在緊靠打點計時器的位置．
(2)打點時，應先接通電源，待打點計時器打點穩定后，再帶動紙帶．
(3)打點以后應立刻關掉電源
(4)對紙帶進行檢測時，不要分段檢測各段的位移，正確的做法是一次檢測完畢(可先統一檢測出各個檢測點到起始檢測點O之間的距離)．讀數時應估讀到毫米的下一位．
三、用打點計時器檢測平均速率和瞬時速率
1．按照紙帶估算平均速率
用刻度尺測出n個點之間的寬度Δx，n個點之間的時間Δt＝(n－1)×0.02s．則平均速率v＝Δx/Δt.
2．按照打點計時器估算瞬時速率
(1)原理：取包含某一位置在內的一小段位移Δx，按照v＝Δx/Δt測出這一段位移內的平均速率，用這個平均速率代表紙帶經過該位置的瞬時速率．通常地，取以這個點為中間時刻的一段位移來估算．
如圖1所示，E點的瞬時速率可用D、F兩點間的平均速率代表，即vE＝Δx/Δt.
圖1
(2)數據處理：把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O，之后的點分別標上A、B、C、D、……，如圖2所示，依次測出各點到O點的距離，再算出OA、AB、BC、……的距離x1、x2、x3、…….
圖2
若打點計時器打點的周期為T，則A、B、C、D、……各點的瞬時速率分別為：vA＝（x1＋x2）/2T、vB＝(x2＋x3)/2T、vC＝(x3＋x4)/2T、vD＝(x4＋x5)/2T、…….
把數據填入下表，按照數據判定紙帶運動速率的變化情況.
位置ABCDEFG
v/(mos－1)
3.注意
為了減少實驗偏差，A、B、C、D……不一定是連續計時點，例如可以間隔T＝0.1s(即每隔四個點)取一個計數點，而估算計數點的瞬時速率時，Δx、Δt應取此計數點前、后兩個點之間的位移和時間，即v＝(xn＋xn＋1)/2T.
四、用圖像表示速率
[問題設計]
某同事按照打出的紙帶，算出的各計數點的速率見下表.
t/s0.10.20.30.40.50.60.70.8
v/(mos－1)0.700.901.101.151.201.231.401.30
(1)用縱軸表示時間t，橫軸表示速率v，構建平面直角座標系，在圖3中做出物體的v－t圖像．
圖3
(2)v－t圖像是不是質點運動的軌跡？從v－t圖像中可以曉得什么信息？
(3)若質點做勻速直線運動，其v－t圖像有哪些特征？
答案(1)
(2)v－t圖像不是質點運動的軌跡．從v－t圖像中可知任意時刻速率的大小和方向．
(3)勻速直線運動的v－t圖像是與時間軸平行的直線．
[典例精析]
例1使用打點計時器時應注意()
A．無論使用電磁打點計時器還是電火花計時器，都應當把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復寫紙壓在紙帶的前面
B．使用打點計時器時應先接通電源，再帶動紙帶
C．使用打點計時器時，帶動紙帶的方向應與限位孔平行
D．打點計時器只能連續工作較短時間，打點以后要立刻關掉電源
解析電磁打點計時器使用復寫紙，電火花計時器不用復寫紙，故A錯；實驗時應該先接通電源，再帶動紙帶，故B正確；為減少磨擦，帶動紙帶的方向應該與限位孔平行，故C正確；打點計時器不能長時間連續工作，故D正確．
答案BCD
例2當紙帶與運動物體聯接時，打點計時器在紙帶上打出點跡，下述關于紙帶上點跡的說法中正確的是()
A．點跡記錄了物體運動的時間
B．點跡記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內的位移
C．紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況
D．紙帶上的點越密，說明物體運動得越快
解析從打點計時器的用途出發對選項進行篩選．打點計時器每隔一定的時間打下一個點，因此點跡記錄了物體運動的時間，也記錄了物體在不同時刻的位置和某段時間內的位移；紙帶上點跡的分布情況反映了物體的運動情況，點跡越密物體運動越慢．
答案ABC
例3如圖4所示是做“用打點計時器測速度”實驗時得到的一條紙帶的一部份，從0點開始按照打點的先后每兩個點取一個計數點依次標為0、1、2、3、4、5、6……，現測得0、1間的距離x1＝5.18cm，1、2間的距離x2＝4.40cm,2、3間的距離x3＝3.62cm,3、4間的距離x4＝2.78cm,4、5間的距離x5＝2.00cm,5、6間的距離x6＝1.22cm(每0.02s打一次點)．
圖4
(1)依據檢測數據打點計時器測速度實驗視頻，估算打點計時器在打1、2、3、4、5點時的速率并填在下表中.
位置12345
v/(mos－1)
(2)依據(1)中表格，在圖5中畫出面包車的速率—時間圖像，并說明貨車速率變化的特性．
圖5
解析(1)某點的瞬時速率可用包含該點的一段位移內的平均速率表示
打1點時：v1＝(x1＋x2)/4T≈1.20m/s，
打2點時：v2＝(x2＋x3)/4T≈1.00m/s，
打3點時：v3＝(x3＋x4)/4T＝0.80m/s，
打4點時：v4＝(x4＋x5)/4T≈0.60m/s，
打5點時：v5＝(x5＋x6)/4T≈0.40m/s.
將數值填入表格中.
位置12345
v/(mos－1)1.201.000.800.600.40
(2)描點并連線得貨車的速率—時間圖像．
由圖像可知，貨車速率均勻增大．
答案看法析
[自我檢查]
1.用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移．下邊是沒有按操作次序寫的不完整的實驗步驟，根據你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當的內容，之后按實際操作的合理次序，將各步驟的字母代號按次序寫在空白處．
A．在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導線，導線的另一端分別接在低壓(選填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上．
B．把電磁打點計時器固定在椅子上，讓紙帶穿過，并壓在下邊．
C．用刻度尺檢測從計時開始點到最后一個點間的距離Δx.
D．切斷電源，取下紙帶，假如共有n個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間Δt＝.
E．打開電源開關，再用手水平地帶動紙帶打點計時器測速度實驗視頻，紙帶上打下一系列小點．
F．借助公式v＝Δx/Δt估算紙帶運動的平均速率．
實驗步驟的合理次序是．
答案交流限位孔復寫紙(n－1)×0.
2.打點計時器所用電源的頻度為50Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用毫米刻度尺測出各點間的距離如圖6所示，則：AC＝mm，AD＝mm.這么由此可以算出紙帶在AC間的平均速率為m/s，紙帶在AD間的平均速率為m/s；B點的瞬時速率更接近于m/s.
圖6
答案14.025.00.350.420.35
解析AC＝14.0mm，AC間的平均速率為xAC/2T＝14.0×10－32×0.02m/s＝0.35m/s；AD＝25.0mm，AD間的平均速率為xAD/3T＝25.0×10－33×0.02m/s≈0.42m/s.對描述B點的瞬時速率來說，AC段所取的位移間隔更小，更接近B點的真實速率，即B點的瞬時速率更接近于0.35m/s.