1[1].4_实验：用打点计时器测速度.ppt
实验：用打点计时器测速度实验：用打点计时器测速度 古时候由于生产力不发达，计时的方法是滴水法和回影法古时候由于生产力不发达，计时的方法是滴水法和回影法等原始的方法。随着科学技术的发展，今天的计时方法既有钟等原始的方法。随着科学技术的发展，今天的计时方法既有钟表等一般的计时器，又有精确度极高的光电计时器，在实验室表等一般的计时器，又有精确度极高的光电计时器，在实验室中我们用的是打点计时器，分为电磁打点计时器和电火花计时中我们用的是打点计时器，分为电磁打点计时器和电火花计时器，那么它们的工作原理、构造及使用是怎样的呢？器，那么它们的工作原理、构造及使用是怎样的呢？电磁打点计时器和电火花计时器电磁打点计时器和电火花计时器对打点计时器的认识对打点计时器的认识 电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。当接通当接通6 V以下低压交流电源以下低压交流电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50 Hz时，它每隔时，它每隔0.02 s打一点，打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。当接通迹的计时仪器。当接通220 V交流电源交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器，按下脉冲输出开关时，计时器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，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为50 Hz时，它也是每隔时，它也是每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是间间隔也是0.02 s。电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。点计时器实验误差小。打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。时刻的位置。说明说明：电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都电磁打点计时器和电火花计时器打点的时间间隔都是是0.02 s，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图乙电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图乙所示。所示。甲甲 乙乙图图1-4-11-4-1 实验步骤：实验步骤：把打点计时器固定在桌子上，按照要求装好纸带。把打点计时器固定在桌子上，按照要求装好纸带。打点计时器接交流电源。打点计时器接交流电源。接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出了一行小点，随接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出了一行小点，随后立即关闭电源。后立即关闭电源。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，如果共有点，如果共有n个点，那么点的间隔数为个点，那么点的间隔数为n-1个，则纸带的运动时间个，则纸带的运动时间t0.02（n-1）s。用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点用刻度尺测量一下从开始计数的一点到最后一点n间的距离。间的距离。利用公式利用公式v=x/t计算出纸带在这段时间内的平均速度。计算出纸带在这段时间内的平均速度。使用使用打点计时器测平均速度打点计时器测平均速度 1【例例1 1】电磁打点计时器是一种使用电磁打点计时器是一种使用_电源的计时仪器，它的工作电源的计时仪器，它的工作 电压是电压是_ V V，当电源频率是，当电源频率是5050 Hz Hz时，它每隔时，它每隔_ s s打一打一 次点。使用打点计时器时，纸带应穿过次点。使用打点计时器时，纸带应穿过_，复写纸应套在，复写纸应套在 _上，并要放在纸带的上，并要放在纸带的_面；应把面；应把_电源用导线接电源用导线接 在在_上；打点时应先上；打点时应先_，再让纸带运动。，再让纸带运动。使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：使用电火花计时器分析物体运动情况的实验中：在如下基本步骤中，正确的排列顺序为在如下基本步骤中，正确的排列顺序为 A.A.把电火花计时器固定在桌子上把电火花计时器固定在桌子上 B.B.安放纸带安放纸带 C.C.松开纸带让物体带着纸带运动松开纸带让物体带着纸带运动 D.D.接通接通220 V220 V交流电源交流电源 E.E.按下脉冲输出开关，进行打点按下脉冲输出开关，进行打点答案答案:A B D E C:A B D E C交流交流接通电源接通电源低于低于6 60.020.02限位孔限位孔定位轴定位轴上上低压交流低压交流接线柱接线柱用打点计时器测量瞬时速度的方法与步骤：用打点计时器测量瞬时速度的方法与步骤：从能够看清的某个点开始，每隔从能够看清的某个点开始，每隔0.1 s0.1 s，即每个点取个，即每个点取个“计数计数点点”标出，标出，如图，如图1-4-31-4-3所示。所示。用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度图图1-4-31-4-3根据根据vx/t计算出计算出0，1，2，,5各点附近的平均速度，把它当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，并记入下表中，点作为计时作计时器打下这些点时的瞬时速度，并记入下表中，点作为计时起点，起点，t，便可看出手拉纸带运动的速度变化情况。，便可看出手拉纸带运动的速度变化情况。说明说明：测量瞬时速度在选择计数点测量瞬时速度在选择计数点0，1，2，5时，每隔时，每隔0.1s选择一个较选择一个较好，方便计算好，方便计算 用平均速度用平均速度v=x/t代替测量点的瞬时速度，选取的代替测量点的瞬时速度，选取的x越越小（即小（即t越短），平均速度越接近瞬时速度，误差越小越短），平均速度越接近瞬时速度，误差越小。一般先计数点一般先计数点前后两个点之间的距离即可前后两个点之间的距离即可.【例例2】打点计时器所用电源的频率为打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸某次实验中得到的一条纸 带，用毫米刻度尺测量情况如图带，用毫米刻度尺测量情况如图1-4-4所示，纸带在所示，纸带在A、C间的平均速间的平均速 度为度为_ m/s，在，在A、D间的平均速度为间的平均速度为_ m/s,B点的瞬时速度更点的瞬时速度更 接近接近 于于_ m/s。【答案】0.17 m/s0.350.420.35图图1-4-41-4-4用同一底片对着小球运动的路径每隔用同一底片对着小球运动的路径每隔0.1 s0.1 s拍一次照，得到的照片如拍一次照，得到的照片如图图1-4-51-4-5所示。求到间小球的平均速度。所示。求到间小球的平均速度。2图图1-4-51-4-5用图象表示速度用图象表示速度 以速度以速度v为纵轴，时间为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据为横轴建立直角坐标系，根据用打点计时器测出的各时刻的瞬时速度值，用描点法在坐用打点计时器测出的各时刻的瞬时速度值，用描点法在坐标系中描出各个点，再用平滑的曲线将各点连接起来，就标系中描出各个点，再用平滑的曲线将各点连接起来，就得到一条能反映速度随时间变化关系的图线，描述速度得到一条能反映速度随时间变化关系的图线，描述速度v与与时间时间t关系的图象，叫做速度关系的图象，叫做速度时间图象或时间图象或vt图象。图象。【例例3】在研究物体做变速直线运动的实验中，根据实验数据算出了物在研究物体做变速直线运动的实验中，根据实验数据算出了物 体在各不同时刻的瞬时速度如下表体在各不同时刻的瞬时速度如下表 画出物体的画出物体的vt图象。图象。若到两测量点间距离若到两测量点间距离x=5.6 cm,试求出试求出t=0.06 s时的瞬时速度。时的瞬时速度。【解析】采用描点法作出采用描点法作出v-t图象；用到间的平均速度代替图象；用到间的平均速度代替t=0.06 s时的瞬时速度。时的瞬时速度。【答案】（）（）56 cm/s56 cm/s图图1-4-71-4-7注注:1.不能用折线来连接各点不能用折线来连接各点.2.由于数据有误差由于数据有误差,光滑曲线不可能连上光滑曲线不可能连上所有的点所有的点,对于不在曲线上的点对于不在曲线上的点,应关于曲线对称应关于曲线对称分布分布 3.对于个别误差较大明显不在曲线上的对于个别误差较大明显不在曲线上的点应舍去点应舍去注意事项1.实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动2.应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带.3.手拉纸带应稍快一些,以防点迹太密集.4.使用电火花计时器,墨粉低盘应位于纸带上方.使用电磁计时器,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面.5.打点计时器不能连续工作太长时间,打完点后立即电源6.如打出的点较轻或是短线,应调整振针与复写纸的高度
