实验：用打点计时器测速度教案(2)6页

第 4 节 实验：用打点计时器测速度
理解领悟
本实验的目标是，通过教科书和阅读“说明卡”观察仪器。掌握使用打点计时器在纸
带上打点记录时间和位移的技能，并运用这一技能测定平均速度，画出图象，了解用图象研
究物理问题的方法。
基础级
1. 打点计时器有什么用途？
把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，让打点计时器在纸带上打
出一系列的点，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。因此，打点计时
器是一种记录物体在一定时间间隔内位移的仪器。
2. 打点计时器的工作原理
中学物理实验室中常用的打点计时器分为两种——电磁打点计时器和电火花计时器。
电磁打点计时器中有一个线圈，振片就插在其中（参阅教材图 1.4－1）。当线圈接上交
流电源时，振片就被反复磁化，一会儿相当于磁铁的 N 极，一会儿又相对 当于磁铁的 S 极。
这样，在永久磁铁(极性不变)的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动而打点。
电火花计时器则是通过发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘
轴，产生火花放电（参阅教材图 1.4－2），电火花将墨粉盘上的墨粉蒸发到纸盘上，从而打
出一系列的点。
3. 如何安装纸带？
使用电磁打点计时器在纸带上打点，安装纸带的方法是：将纸带穿过限位框，从复写
纸下穿过压纸框，再次另一侧限位孔穿出即可。
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。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。
4. 如何在纸带上打点？
电磁打点计时器需接 4V~6V 的交流电源，开启电源让打点计时器工作（从交流 4V 开
始，观察振片振动情况，若振片振幅过小，再升高电压至 6V），待 1s~2s 让振片振动稳定后
再拖动纸带打出点来。
电火花计时器可直接连接 220V 的交流电源，按下脉冲输出开关，即可在纸带上打点。
不管是哪一种打点计时器，当电源频率是 50Hz 时，打点的时间间隔都是 0.02s。
因打点计时器是按间歇工作设计的，打完点后应立即关闭电源，以避免仪器过热而损
坏。
5. 用打点计时器测量平均速度
为了测量打点计时器在打出某两个点的时间间隔中纸带运动的平均速度，可以用毫米刻
度尺量出这两点间的距离△x（注意测量值应估读到 0.1mm），数出这两点间点迹的间隔数 n，
则打这两点的时间间隔△t=0.02ns（如有 5 个点迹间隔时，△t=0.1s），即可由 算出平
均速度。
t
x
v
∆
∆=

6. 用打点计时器测量瞬时速度
为了测量打点计时器在打出某个点时纸带运动的瞬时速度，可以测量包括该点在内的两
点间的平均速度，用来代替瞬时速度。这两点离该点越近，平均速度越接近该点的瞬时速度。
然而，两点距离过小则测量误差增大，须根据实际情况选取这两个点。
7. 如何描绘速度—时间图象？
以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴，在方格纸上建立直角坐标系，根据每隔 0.1s 测得的速
度值在坐标系中描点，然后用平滑的曲线将这些点连接起来，就得到了描述纸带运动的速度
—时间图象（v－t 图象），简称速度图象。
运用图象可以更直观地反映变化的规律。
8. 对“说一说”问题的讨论
本节教材“说一说”栏目提出了百米赛跑的 v－t 图象问题。百米赛跑时运动员的速度
是有变化的，运动员从静止开始，速度很快增大，冲刺阶段的速度达到最大。没有受过训练
的同学跑百米，他在起始阶段速度增大的过程要长些，最大速度也比不过运动员，到终点时
速度还可能有下降趋势，v－t 图象的形状是不同的。
发展级
9. 在纸带上打不出点怎么办？
在纸带上打不出点或点迹颜色...