第三节 记录物体的运动信息

学 习 目 标 1.了解打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用．(重点) 2.理解纸带中包含的物体的运动信息．(重点) 3.理解利用纸带判断物体运动快慢的原理．(难点)

一、打点计时器及其使用

1．打点计时器：一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器． 2．分类：电火花打点计时器和电磁打点计时器． 3．电火花打点计时器

(1)工作电压：220 V交流电源．

(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一系列点迹．

4．电磁打点计时器

(1)工作电压：6_V交流电源．

(2)原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动．这时如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一系列小点．

5．打点间隔：当电源频率是50 Hz时，纸带上每打出两个相邻点所经历的时间都是 0.02_s．

二、数字计时器 1．计时装置的组成

由数字计时器和光电门组成计时装置，如图所示．

知 识 脉 络 - 1 -

2．光电门

由发光装置(红外发光二极管)和光线接收装置(光敏元件)构成．光敏元件接收由发光装置发出的光线，通常处于被照亮的状态．

3．计时器

有两个输入插口与光电门相连． 4．计时原理

当宽度一定的物体通过光电门时，光线被挡，光敏元件处于暗状态，向数字计时器发出脉冲信号，触发数字计时器开始计时，遮光结束(物体通过)停止计时，这样就记录下物体遮挡一个光电门光线的短暂时间．

数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间(物体先后通过两个光电门之间的时间)．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压都是220 V的交变电压． (2)使用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s． (3)打点计时器在纸带上准确记录了运动物体的位移和时间． (4)数字计时器不能记录物体前后两次挡光的时间间隔． (5)数字计时器能够测量出小到1 ms或0.1 ms的时间间隔． 2．关于打点计时器的使用，说法正确的是( ) A．电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源

B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快

C [打点计时器使用的是交流电源，其中电磁打点计时器的工作电压是6 V，电火花计时器的工作电压是220 V．使用的交流电源频率f越高，打点的时间间隔Δt就越小(因Δt(√) (×) (√)

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1

＝)．使用时先接通打点计时器的电源，再让物体运动．物体运动得越快，纸带上打的点就

f越稀疏．]

打点计时器及其使用 1.实验步骤 (1)了解电火花打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把纸带放在墨粉纸盘的下面．

(2)把计时器接到220 V的交流电源上．

(3)接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源． (4)取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1) s计算出纸带的运动时间Δt.

(5)用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离，在进行实验测量之前，自己设计一个表格，用来记录以上测量值．

2．注意事项

(1)使用电火花打点计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．

(2)使用打点计时器时，应使物体停在靠近打点计时器的位置．

(3)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定之后，再拉动纸带，打点之后应立即关闭电源．

(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．

(5)区别计时点和计数点

①计时点是打点计时器在纸带上打出来的点．

②计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点，一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点．计数点一般不是从第一计时点开始的，而是选择点迹清晰、与相邻的计时点间距适中的点开始．

(6)区别打点周期和计数周期

①打点周期：两个相邻的计时点的时间间隔，即交流电源的周期，一般为0.02 s. ②计数周期：两个相邻的计数点的时间间隔，若相邻两个计数点之间还有(n－1)个计时点，则计数周期为T＝0.02n s.

【例1】 (1)电磁打点计时器是一种利用______电源的计时仪器，它的工作电压是

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