高中物理实验教案:用打点计时器测速度 除了课堂上的学习外,平时的积累与练习也是学生提高成绩 的重要途径,本文为大家提供了用打点计时器测速度的高中物理 实验,祝大家阅读愉快 教学内容:实验:用打点计时器测速度 教学重点: 了解误差有关常识和有效数字运算相关知识 2.学会使用打点计时器。 3.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。 4.会用描点法描绘物体的速度?D?D时间图象,并从中获取 物理信息。 三.教学难点 处理纸带的方法,用描点法画图象的能力 四.重点、难点解析: (一)误差和有效数字 误差 测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶 然误差两种。 (1)系统误差的特点是在多次重复同一实验时,误差总是同 样地偏大或偏小。系统误差具有确定的方向性,因此找出其产生
高中物理实验教案：用打点计时器测速度 除了课堂上的学习外，平时的积累与练习也是学生提高成绩 的重要途径，本文为大家提供了用打点计时器测速度的高中物理 实验，祝大家阅读愉快。 一.教学内容：实验：用打点计时器测速度 二.教学重点： 1.了解误差有关常识和有效数字运算相关知识. 2.学会使用打点计时器。 3.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。 4.会用描点法描绘物体的速度?D?D 时间图象，并从中获取 物理信息。 三.教学难点： 处理纸带的方法，用描点法画图象的能力。 四.重点、难点解析： (一)误差和有效数字 1.误差 测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶 然误差两种。 (1)系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同 样地偏大或偏小。系统误差具有确定的方向性，因此找出其产生
的原因后,可采取适当的措施减小或消除它。 (2)偶然误差总是有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的 机会相同。减小偶然误差的方法,可以多进行几次测量,求出几 次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近 于真实值。 2.有效数字 带有一位不可靠数字的近似数字,叫做有效数字 (1)有效数字是指近似数字而言 (2)只能带有一位不可靠数字,不是位数越多越好 凡是用测量仪器直接测量的结果,读数一般要求在读出仪器 最小刻度所在位的数值(可靠数字)后,再向下估读一位(不可靠 数字),这里不受有效数字位数的限制。 间接测量的有效数字运算不作特别要求,运算结果一般可用 23位有效数字表示 从仪器上读出来的数值,经常有一位数是估计出来的,或多 或少存在着误差。例如米尺的最小刻度是mm(0.00lm),那么用 米尺测量长度可读到十分之一毫米(0.0001m)。0.001m这一位可 以从米尺上读出来,是可靠的,0.001m位前面的数都是可靠数, 0.0001m这一位是测量者估读出来的,估读的数字因人而异,因 此是有疑问的,称为存疑数。由于0.0001m位已存疑,在它以后
的原因后，可采取适当的措施减小或消除它。 (2)偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的 机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几 次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近 于真实值。 2.有效数字 带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。 (1)有效数字是指近似数字而言。 (2)只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。 凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器 最小刻度所在位的数值(可靠数字)后，再向下估读一位(不可靠 数字)，这里不受有效数字位数的限制。 间接测量的有效数字运算不作特别要求，运算结果一般可用 2~3 位有效数字表示。 从仪器上读出来的数值，经常有一位数是估计出来的，或多 或少存在着误差。例如米尺的最小刻度是 mm(0.001m)，那么用 米尺测量长度可读到十分之一毫米(0.0001m)。0.001m 这一位可 以从米尺上读出来，是可靠的，0.001m 位前面的数都是可靠数， 0.0001m 这一位是测量者估读出来的，估读的数字因人而异，因 此是有疑问的，称为存疑数。由于 0.0001m 位已存疑，在它以后
各位数的估读已无必要。我们把可靠数加上最后一位存疑数, 起记录下来,统称为有效数字 (二)打点计时器原理及使用 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所 示。工作电压为4V~6V。当电源的频率是50Hz时,它每隔0.02s 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0.02s。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列 小点。 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? 使用时电源插头直接插在交流220V插座内,将裁成圆片(直
－3－ 各位数的估读已无必要。我们把可靠数加上最后一位存疑数，一 起记录下来，统称为有效数字。 (二)打点计时器原理及使用 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 所 示。工作电压为 4V～6V。当电源的频率是 50Hz 时，它每隔 0.02s 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 0.02s。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列 小点。 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? 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(20mm×700m)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 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? 小结: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(脉冲周期误差不大于 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5A) 打点计时器能记录哪些信息? 答案:B 答: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
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(20mm×700mm)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。 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? 小结：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(脉冲周期误差不大于 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 5A)。 打点计时器能记录哪些信息? 答案：B 答：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? 答: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。 电火花计时器的纸带安装方法 使用电火花计时器在纸带上打点,安装纸带的方法有两种 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 问题4:处理纸带时,从能够看清的某个点开始,往后数出 若千个点。如果数出n个点,这些点划分出来的时间间隔数是多 少? T为相邻两个字母之间的时间间隔。用这个平均速度代表纸
－5－ 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? 答：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。 电火花计时器的纸带安装方法： 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。 问题 4：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? T 为相邻两个字母之间的时间间隔。用这个平均速度代表纸
带经过E点时的瞬时速度vE=vDF。 可以大致表示E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E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。 根据粗略表示某点瞬时速度的方法,选择合适的计数点,测 量包含这个点的一段时间内的位移Δx,同时记录对应的时间 Δt,填入教材第23页中设计好的表1中 算出刚填完的表1中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,抄入教材表2中。从该表中能粗略看 出手拉纸带运动的速度变化情况。 为大家整理的用打点计时器测速度的高中物理实验就到这 里,同学们一定要认真阅读,希望对大家的学习和生活有所帮助
带经过 E 点时的瞬时速度 vE=vDF。 可以大致表示 E 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 E 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。 根据粗略表示某点瞬时速度的方法，选择合适的计数点，测 量包含这个点的一段时间内的位移Δx，同时记录对应的时间 Δt，填入教材第 23 页中设计好的表 1 中。 算出刚填完的表 1 中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，抄入教材表 2 中。从该表中能粗略看 出手拉纸带运动的速度变化情况。 为大家整理的用打点计时器测速度的高中物理实验就到这 里，同学们一定要认真阅读，希望对大家的学习和生活有所帮助