实验用打点计时器测速度 (2)幻灯片.ppt
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1、第1页,共57页,编辑于2022年,星期五一、一、实验目的目的1.1.练习使用使用电磁打点磁打点计时器或器或电火花火花计时器器.2.2.学会利用打上点的学会利用打上点的纸带研究物体运研究物体运动情况情况.第2页,共57页,编辑于2022年,星期五二、二、实验原理原理要了解一个物体的运要了解一个物体的运动情况情况,必必须要清楚物体在每一要清楚物体在每一时间的的速度速度,即瞬即瞬时速度速度,但但测瞬瞬时速度并不是一件容易的事速度并不是一件容易的事,平均平均速度可以粗略地描述物体的运速度可以粗略地描述物体的运动,用平均速度描述物体运用平均速度描述物体运动随着所取随着所取时间间隔的隔的长短或者位移的大
2、小短或者位移的大小对物体运物体运动的描述的描述的精确程度会有影响的精确程度会有影响.根据定根据定 如果要求不是很精确如果要求不是很精确,我我们可以取可以取较长的一段的一段时间间隔隔,从从t t时刻到刻到t+tt+t时间的粗略运的粗略运动情况就清楚了情况就清楚了.第3页,共57页,编辑于2022年,星期五如果如果tt取得取得较短短,那么那么对这个物体的运个物体的运动情况就比情况就比较准确的把握了准确的把握了,如果我如果我们把一个物体的运把一个物体的运动分成若干个小的分成若干个小的时间间隔隔t,t,每个小每个小的的时间间隔的平均速度隔的平均速度,我我们要知道的要知道的话,我就可以我就可以说,这个物
3、体的个物体的运运动,我我们比比较准确的把握了准确的把握了,怎怎样提供一个足提供一个足够小的持小的持续的的时间间隔隔tt呢呢?第4页,共57页,编辑于2022年,星期五手拖手拖动纸带运运动时,另外一个人在固定位置每隔另外一个人在固定位置每隔1 1秒在秒在纸带上打一个点上打一个点.这样就在就在纸带上打出了一系列的点上打出了一系列的点.纸带每两个相每两个相邻的点之的点之间的的时间间隔隔为1 1秒秒,这样手运手运动时在每一小段位移上的平均速度就可以在每一小段位移上的平均速度就可以测得得,只要只要时间间隔取得足隔取得足够小小,手的运手的运动就完全可以比就完全可以比较精确的掌精确的掌握握.实际上我上我们是
4、用打点是用打点计时器来完成打点任器来完成打点任务的的.第5页,共57页,编辑于2022年,星期五1.1.打点打点计时器的原理和使用器的原理和使用(一一)电磁打点磁打点计时器器(1)(1)构造构造电磁打点磁打点计时器是一种器是一种记录运运动物体在一定物体在一定时间间隔内位移的隔内位移的仪器器.它它使用交流使用交流电源源,工作工作电压在在6 V6 V以下以下.当当电源的源的频率是率是50 Hz50 Hz时,它每隔它每隔0.02 s0.02 s打一个点打一个点.构造如构造如图所示所示:第6页,共57页,编辑于2022年,星期五接接线柱柱;线圈圈;永久磁永久磁铁;振片振片;振振针;限位孔限位孔;复写复
5、写纸;纸带.第7页,共57页,编辑于2022年,星期五(2)(2)使用使用用限位孔限定用限位孔限定纸带,复写复写纸压在在纸带的上面的上面.通通电,振片振片带动振振针打点打点.若若纸带运运动,其上就会留下一行小点其上就会留下一行小点.如由物体如由物体带动纸带运运动,物体的位移就物体的位移就对应为纸带上相上相应点点间的距离的距离,运运动时间可由可由该距离上点痕的数目距离上点痕的数目计算算.第8页,共57页,编辑于2022年,星期五(二二)电火花火花计时器器(1)(1)构造构造电火花火花计时器在器在纸带上打点的不是振上打点的不是振针和复写和复写纸,而是而是电火花和火花和墨粉墨粉.其构造其构造图如下如
6、下图所示所示:第9页,共57页,编辑于2022年,星期五负脉冲脉冲输出插座出插座(黑色黑色););正脉冲正脉冲输出插座出插座(红色色););脉脉冲冲输出开关出开关;墨粉墨粉纸盘;纸带;弹性卡性卡;纸盘轴;压纸条条;电源插源插头.第10页,共57页,编辑于2022年,星期五(2)(2)使用使用使用使用时,墨粉墨粉纸盘套在套在纸盘轴上上,把把纸带穿穿过限位孔限位孔.当接通当接通电源、按源、按下脉冲下脉冲输出开关出开关时,计时器器发出的脉冲出的脉冲电流流经放放电针、墨粉、墨粉纸盘到到纸盘轴,产生火花放生火花放电,于是在运于是在运动的的纸带上就打出一行点迹上就打出一行点迹.第11页,共57页,编辑于2
7、022年,星期五电火花火花计时器工作器工作时,纸带运运动时受到的阻力受到的阻力较小小,此此电磁打点磁打点计时器器实验误差小差小.打在打在纸带上的点上的点记录了了纸带的运的运动时间和运和运动情况情况,如果如果把物体跟把物体跟纸带连在一起在一起,纸带上的点就相上的点就相应地表示了物体运地表示了物体运动的相关的相关信息信息.从而研究物体的运从而研究物体的运动情况情况.第12页,共57页,编辑于2022年,星期五2.2.根据根据纸带分析物体运分析物体运动情况并能情况并能计算平均速度算平均速度.(1)(1)在在纸带上相上相邻两点两点间的的时间间隔均隔均为0.02 s(0.02 s(电源源频率率为50 5
8、0 Hz),Hz),所以点迹密集的地方表示所以点迹密集的地方表示纸带运运动的速度小的速度小.(2)(2)根据根据 求出在任意两点求出在任意两点间的平均速度的平均速度,这里里xx可以用直尺可以用直尺测量出两点量出两点间的距离的距离,t,t为两点两点间的的时间间隔数与隔数与0.02 s0.02 s的乘的乘积.这里必里必须明确所求的是哪两点之明确所求的是哪两点之间的平均速度的平均速度.第13页,共57页,编辑于2022年,星期五3.3.粗略粗略计算瞬算瞬时速度速度某点某点F F的瞬的瞬时速度可以粗略地由包含速度可以粗略地由包含F F点在内的两点点在内的两点间的平均的平均速度来表示速度来表示.如下如下
9、图所示所示,v,vF F EGEG或或v vF F DHDH.第14页,共57页,编辑于2022年,星期五三、三、实验器材器材电磁打点磁打点计时器器(或或电火花火花计时器器)、纸带、刻度尺、刻度尺、导线、复、复写写纸、低、低压交流交流电源源(46 V),(46 V),电火花火花计时使用使用220 V220 V交流交流电源源).).第15页,共57页,编辑于2022年,星期五四、四、实验步步骤1.1.把打点把打点计时器固定在桌子上器固定在桌子上,纸带穿穿过限位孔限位孔,把复写把复写纸套在定位套在定位轴上上,并并压在在纸带上面上面.2.2.把打点把打点计时器的两个接器的两个接线柱接到柱接到6 V6
10、 V的低的低压交流交流电源上源上.3.3.接通接通电源开关源开关,用手水平拉用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运使它在水平方向上运动,纸带上打下一系列点上打下一系列点.第16页,共57页,编辑于2022年,星期五4.4.取下取下纸带,从能看清的某个点数起从能看清的某个点数起,数一下数一下纸带上有多少个点上有多少个点;打下打下这些些点点,纸带的运的运动时间t t是多少是多少;用直尺量出打下用直尺量出打下这些点些点纸带通通过的距离的距离x x是多少是多少;利用公式利用公式算出算出纸带在在这段段时间内的平均速度内的平均速度.5.5.得出每段的平均速度得出每段的平均速度,在要求不是很精确的情况下在要求
11、不是很精确的情况下,此此值就可以就可以认为是是该段上任一点的瞬段上任一点的瞬时速度速度.第17页,共57页,编辑于2022年,星期五6.6.在在纸带上找出上找出连续的的6 6个点个点,分分别标上上记号号A A、B B、C C、D D、E E、F,F,如右如右图所示所示,用直尺量出相用直尺量出相邻的两个点的两个点间的距离的距离,记作作x x1 1,x,x2 2,x,x3 3,x,x4 4,x,x5 5,把数据填入下表把数据填入下表,根据根据这些数据判断些数据判断纸带的的这段运段运动是匀速运是匀速运动,还是是变速运速运动并并说明理由明理由.A A和和B B的距的距离离x x1 1(m)(m)B B
12、和和C C的距的距离离x x2 2(m)(m)C C和和D D的距的距离离x x3 3(m)(m)D D和和E E的距的距离离x x4 4(m)(m)E E和和F F的距的距离离x x5 5(m)(m)第18页,共57页,编辑于2022年,星期五五、利用五、利用v-tv-t图象分析象分析实验数据数据1.v-t1.v-t图象象在平面直角坐在平面直角坐标系中系中,用用纵轴表示速度表示速度,横横轴表示表示时间,图象中任一点表示象中任一点表示某某时刻的速度刻的速度,得到速度得到速度时间图象象(v-t(v-t图象象)简称速度称速度图象象.2.v-t2.v-t图象的意象的意义v-tv-t图象反映的是运象反
13、映的是运动物体物体,速度随速度随时间的的变化关系化关系,它并不是物体的运它并不是物体的运动轨迹迹.第19页,共57页,编辑于2022年,星期五3.3.匀速直匀速直线运运动的的v-tv-t图象象(1)(1)匀速直匀速直线运运动的的v-tv-t图象是与象是与时间轴平行的直平行的直线如右如右图所示所示.(2)(2)速度不同的匀速直速度不同的匀速直线运运动的的v-tv-t图象象,是不同的平行是不同的平行时间t t轴的直的直线,它它们在在纵轴的的截距表示速度截距表示速度,截距越大截距越大,速度越大速度越大,如如图中中v va avvb b.第20页,共57页,编辑于2022年,星期五(3)(3)匀速直匀
14、速直线运运动的的图线与与时间轴所所围的面的面积表示表示该段段时间内物体的内物体的位移位移,如如图中阴影部分面中阴影部分面积S=vS=va at,vt,va att恰好是物体在恰好是物体在t t时间内的位移内的位移,即即S=x=vS=x=va at.t.第21页,共57页,编辑于2022年,星期五4.4.用用v-tv-t图象描述象描述纸带的运的运动以速度以速度v v为纵轴,时间t t为横横轴,建立直角坐建立直角坐标系系,用各点迹上用各点迹上对应的的时间和瞬和瞬时速度描点速度描点,用一条平滑的曲用一条平滑的曲线将将这些点些点连结起来起来,即可用即可用v-tv-t图象分析速度随象分析速度随时间变化的
15、化的规律律.第22页,共57页,编辑于2022年,星期五六、六、实验操作注意事操作注意事项1.1.电源源电压要符合要求要符合要求,电磁打点磁打点计时器器应使用使用6 V6 V以下交流以下交流电源源;电火花火花计时器使用器使用220 V220 V交流交流电源源.2.2.实验前要前要检查打点的打点的稳定性和清晰程度定性和清晰程度,必要必要时要要进行行调整或更整或更换器材器材.3.3.使用打点使用打点计时器器应先接通先接通电源源,待打点待打点计时器器稳定定时再用手拉再用手拉纸带.4.4.手拉手拉纸带时,速度速度应快一些快一些,以防点迹太密集以防点迹太密集.第23页,共57页,编辑于2022年,星期五
16、实验典例分析典例分析(学生用学生用书P P1313)第24页,共57页,编辑于2022年,星期五一、有关打点一、有关打点计时器的使用器的使用例例1:1:一同学在使用打点一同学在使用打点计时器器时,纸带上点不是上点不是圆点而是一些短点而是一些短线,这可能的原因是可能的原因是()()A.A.接在直流接在直流电源上源上 B.B.电源源电压不不稳C.C.电源源频率不率不稳D.D.打点打点针压得得过紧第25页,共57页,编辑于2022年,星期五解析解析:A.:A.不会打点不会打点.A.A错.B.B.打点与打点与电压是否是否稳定无关定无关,点痕点痕轻重与重与电压有关有关.B.B错.C.C.频率不同打的点仍
17、率不同打的点仍为圆点点.故故C C错.D.D.打点打点针压得得过紧,针和和纸接触接触时间长,打出一些短打出一些短线.D.D正确正确.答案答案:D:D第26页,共57页,编辑于2022年,星期五巩固巩固练习1:1:接通接通电源与源与让纸带(随物体随物体)开始运开始运动,这两两项操作的操作的时间关系正确的是关系正确的是()()A.A.先接通先接通电源源,后后释放放纸带B.B.先先释放放纸带,后接通后接通电源源C.C.释放放纸带的同的同时接通接通电源源D.D.先接通先接通电源或先源或先释放放纸带都可以都可以解析解析:用用纸带记录物体运物体运动情况情况时要先接通要先接通电源源,再再释放放纸带.答案答案
18、:A:A第27页,共57页,编辑于2022年,星期五二、纸带的分析、测量和计算二、纸带的分析、测量和计算例例2:2:若所用电源频率是若所用电源频率是50 Hz,50 Hz,纸带如下图所示纸带如下图所示,从从A A点通过计时器到点通过计时器到B B点通过计时器点通过计时器,历时历时_ s,s,位移为位移为_ m,m,这段时间内这段时间内纸带运动的平均速度是纸带运动的平均速度是_ m/s,BC m/s,BC段的平均速度是段的平均速度是_ m/s,m/s,且且ADAD段的平均速度是段的平均速度是_ m/s.m/s.0.042.8010-20.701.100.76第28页,共57页,编辑于2022年,
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