14实验：用打点计时器测速度 (2).ppt

4 实验：用打点计时器测速度1.1.了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用了解两种计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.2.理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度.3.3.理解速度理解速度时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法，并时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法，并会画出该实验中的速度会画出该实验中的速度时间图象时间图象.1.1.计时器的原理及使用计时器的原理及使用电磁打点计时器电磁打点计时器电火花计时器电火花计时器原理原理工作工作电压电压周期周期功能功能电磁作用下振针振动打点电磁作用下振针振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电打点放电打点 6 V6 V以下交流电源以下交流电源 220 V220 V交流电源交流电源 0.02 s0.02 s 0.02 s0.02 s 计时仪器计时仪器 2.2.根据纸带计算平均速度根据纸带计算平均速度根据根据 可求出任意两点间的平均速度，可求出任意两点间的平均速度，xx是两点间的距是两点间的距离，可用刻度尺测量，离，可用刻度尺测量，tt是两点间的时间间隔，等于两点间是两点间的时间间隔，等于两点间的时间间隔数与的时间间隔数与0.02 s0.02 s的乘积的乘积.3.3.粗略计算瞬时速度粗略计算瞬时速度纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的两点间的纸带上某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的两点间的平均速度来表示平均速度来表示.4.v-t4.v-t图象及其画法图象及其画法为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-tv-t图象来表图象来表示物体速度随时间的变化规律示物体速度随时间的变化规律.以速度以速度v v为纵轴，时间为纵轴，时间t t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v v与时间与时间t t关系的图关系的图象象.电火花计时器电火花计时器(或电磁打点计时器或电磁打点计时器)、复写纸、电源、导线、纸、复写纸、电源、导线、纸带、刻度尺、坐标纸带、刻度尺、坐标纸.一、实验步骤一、实验步骤1.1.了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上.2.2.把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V6 V的低压交流电的低压交流电源的接线柱相连接源的接线柱相连接,让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面面.3.3.接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，接通电源，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源随后立即关闭电源.4.4.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少个点.如果共有如果共有n n个点，则用个点，则用tt=0.02=0.02(n-1)s(n-1)s计算出纸带的计算出纸带的运动时间运动时间tt.5.5.用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离xx,利用公式利用公式 计算纸带在这段时间内的平均速度计算纸带在这段时间内的平均速度.把测量和计算的结把测量和计算的结果填入表中果填入表中.实验实验次数次数 点数点数n n 点划分出的间点划分出的间隔数隔数n-1 n-1 运动时间运动时间t/st/s 位移位移x/mx/m 平均速度平均速度1 12 2二、数据处理二、数据处理1.1.用打点计时器测量瞬时速度用打点计时器测量瞬时速度(1)(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带选取一条点迹清晰便于分析的纸带.(2)(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每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两个计数点间的时间间隔T=5T=50.02 s=0.1 s.0.02 s=0.1 s.在纸带上用在纸带上用O O、A A、B B、C C、D D标出这些标出这些“计数点计数点”,如图所示如图所示.依次测出依次测出OAOA、ABAB、BCBC、CDCD之间的距离之间的距离x x1 1、x x2 2、x x3 3、x x4 4(3)A(3)A、B B、C C、D D各点的瞬时速度分别为各点的瞬时速度分别为:2.2.用图象表示速度用图象表示速度用横轴表示时间用横轴表示时间t t，纵轴表示速度，纵轴表示速度v,v,建立直角坐标系建立直角坐标系.根据测量根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的即得到如图所示的v-tv-t图象图象.Ot/sv/ms-11.1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身会带来系统误差.为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移xx来求平均速来求平均速度度.2.2.若采用分段测量计数点间的位移若采用分段测量计数点间的位移x,x,会使测量误差增大会使测量误差增大.减小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数点O O的距离，再分别计算出各计数点间的距离的距离，再分别计算出各计数点间的距离.1.1.如果在纸带上数出了如果在纸带上数出了n n个点，那么，它们的间隔数是个点，那么，它们的间隔数是(n-1)(n-1)个，个，它们的时间间隔为它们的时间间隔为(n-1)(n-1)0.02 s.0.02 s.2.2.使用打点计时器打点时使用打点计时器打点时,应先接通电源应先接通电源,待打点计时器打点稳待打点计时器打点稳定后定后,再拉动纸带再拉动纸带.3.3.手拉动纸带时速度应快一些手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集以防点迹太密集.4.4.使用电火花计时器时使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时纸带上方，使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔应让纸带穿过限位孔,压在压在复写纸下面复写纸下面.5.5.为了减小实验误差，计数点要每隔为了减小实验误差，计数点要每隔T=0.1 sT=0.1 s选一个，即每隔选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，四个点取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，xx、tt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间.即即6.6.打点计时器不能连续工作太长时间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打点之后应立即关闭电源源.7.7.对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点可先统一测量出各个测量点到起始点O O之间的之间的距离距离).).读数时应估读到毫米的下一位读数时应估读到毫米的下一位.打点计时器及其应用打点计时器及其应用【例证例证1 1】(2012(2012绍兴高一检测绍兴高一检测)一位同学在使用打点计时器时，一位同学在使用打点计时器时，纸带上的点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是纸带上的点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是()()A.A.接到了直流电源上接到了直流电源上B.B.电源电压不稳定电源电压不稳定C.C.电源频率不稳定电源频率不稳定D.D.打点针压得过紧打点针压得过紧【规范解答规范解答】打点计时器接在直流电源上不会打点，打点计时器接在直流电源上不会打点，A A错错.点迹点迹轻重与电压有关，电压不稳定轻重与电压有关，电压不稳定,点迹时轻时重点迹时轻时重,B,B错错.频率不同时频率不同时打的点仍是圆点，打的点仍是圆点，C C错错.打点针压得过紧，针和纸带接触时间长，打点针压得过紧，针和纸带接触时间长，将打出一些短线，将打出一些短线，D D正确正确.答案答案:D D 瞬时速度的计算及速度图象的画法瞬时速度的计算及速度图象的画法【例证例证2 2】如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带，如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带，0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到个点未画出，各计数点到0 0的距离如图所示求出各计数点的的距离如图所示求出各计数点的瞬时速度并画出速度瞬时速度并画出速度时间图象时间图象【规范解答规范解答】1 1点对应时刻是点对应时刻是0 0、2 2之间的中间时刻，求出之间的中间时刻，求出0 0、2 2间间的平均速度的平均速度,即可认为是即可认为是1 1点的瞬时速度，同理点的瞬时速度，同理2 2、3 3、4 4、5 5点的点的瞬时速度也可求出而相邻计数点间的时间间隔瞬时速度也可求出而相邻计数点间的时间间隔T T0.1 s0.1 s故故同理同理v v3 3=0.61=0.61 m/sm/sv v4 4=0.69 m/s,v=0.69 m/s,v5 5=0.70=0.70 m/sm/s.以以O O点为坐标原点，横坐标表示时点为坐标原点，横坐标表示时间，纵坐标表示速度间，纵坐标表示速度,建立直角坐标系根据前面计算出的建立直角坐标系根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度结果在直角坐标系中描点，然后连线得到速度时间图象如时间图象如图所示图所示答案：答案：见规范解答见规范解答