2019高中物理人教版(通用版)讲义:1-1-4实验:用打点计时器测速度.pdf
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1、最新中小学教案、试题、试卷 1.1.4实验:用打点计时器测速度 一、实验目的 1.了解打点计时器的结构、原理及使用方法 2.学会用打点计时器测量物体的速度 3.能利用 vt 图象分析实验数据,描述物体的运动。 二、实验原理 1.两种打点计时器的比较 电磁打点计时器电火花计时器 结构示意图 打点原理 电磁作用下振针上下周期 性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘 到纸盘轴放电打点 工作电压6 V 以下交流电源220 V 交流电源 打点周期0.02 s0.02 s 阻力来源 纸带与限位孔、 复写纸的摩 擦,纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩 擦,比前者小 功能功能相同,都是计时仪器 2.
2、测平均速度、瞬时速度的原理 用跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录物体的位置,用刻度尺测出两个计 数点间的位移 x。打两个点的时间间隔为 t,则 v x t ,当 t 很短时,认为 x t 为 t 时刻的瞬时速度。 三、实验器材 电磁打点计时器 (或电火花计时器 )、学生电源 (电火花计时器使用220 V 交流电 源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。 最新中小学教案、试题、试卷 四、实验过程 1.实验步骤 (1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上, 并且压在纸带上面。 (2)把电磁打点计时器的两上接线柱接到6 V 的低压交流电源上。 (3)接通电源开关
3、,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下 一系列点。随后关闭电源。 (4)重复步骤 (2)、(3),获得 35 条纸带。 (5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带,舍去前面密集的点,找一清晰的点作为 第 1 个点,往后数 n 个点, n 个点之间的间隔数为 (n1),纸带从打第 1 个点到 打第 n 个点的运动时间 t0.02(n1) s。 (6)用刻度尺测量出第1 个点到第 n 个点间的距离 x。 2.数据处理 (1)计算纸带的平均速度:从打第1 个点到打第 n 个点,纸带的运动时间为 t 0.02(n1)s,纸带的位移为 x,纸带的平均速度 v x t 。把测量和计算的结果填 入
4、表中。 记录项 实验次数 点数 n 点划分出的间 隔数 n1 运动时间 t/s 位移 x/m 平均速度 v/(m s 1) 1 2 (2)用打点计时器测量瞬时速度 选取一条点迹清晰便于分析的纸带。 从能够看清的某个点开始, 每隔四个点取一个计数点, 每两个计数点间的时间 间隔 T50.02 s0.1 s。在纸带上用 O、A、B、C、D标出这些“计数点”, 如图所示。 用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD的距离是s1、s2、s3、s4,再利用x1 s1、x2s2s1、x3s3s2确定出 OA、AB、BC、CD之间的距离 x1、x2、 最新中小学教案、试题、试卷 x3、x4 A、B、C、D各点的
5、瞬时速度分别为 vA x1x2 2T 、vBx 2x3 2T 、vCx 3x4 2T 、vDx 4x5 2T (3)用 vt 图象描述物体的运动 以速度 v 为纵轴,时间 t 为横轴建立直角坐标系。 根据不同时刻的瞬时速度值,在坐标系中描点。 用平滑曲线把这些点连接起来,即得到vt 图象。 五、误差分析 1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差,应取 以计数点为中心的较小位移 x 来求平均速度。 2.测量计数点间的位移x 带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成,即一次 测出各计数点到起始计数点O 的距离,再分别计算出各计数点间的距离。 3.计数点间的时间 t 搞错。
6、几个计数点间的时间间隔为 t(n1)0.02 s。而 非 tn0.02 s。 4.作 vt 图象不用坐标纸、尺子,坐标单位选定的不合理,作图粗糙带来误差。 六、注意事项 1.实验前,应将打点计时器固定好, 以免拉动纸带时晃动, 并要先轻轻试拉纸带, 应无明显的阻滞现象。 2.使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。 3.手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。 4.使用电火花计时器时,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。 5.使用电磁打点计时器时, 如打出点较轻或是短线, 应调整振针距复写纸的高度。
7、 6.打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源。 最新中小学教案、试题、试卷 要点一实验原理和实验操作 例 1 (2018徐州高一检测 )用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没 有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解, 在各步骤空白处填 上适当的内容, 然后按实际操作的合理顺序, 将各步骤的字母代号按顺序写在空 白处。 A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压 _(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。 B.把电磁打点计时器固定在桌子上, 让纸带穿过 _, 并压在 _下面。 C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离
8、 x。 D.切断电源,取下纸带,如果共有n 个清晰的点,则这段纸带记录的时间 t _。 E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点。 F.利用公式 v x t 计算纸带运动的平均速度。 实验步骤的合理顺序是 _。 解析A 项中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B 项中应将纸带穿过电磁打 点计时器的限位孔,并放于复写纸的下方;D 项中纸带上记录的时间 t(n 1)0.02 s。合理的实验步骤为BAEDCF。 答案交流限位孔复写纸(n1)0.02 sBAEDCF 要点二纸带的处理 例 2 打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用 毫米刻度尺进行测量,
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