6实验：用打点计时器测速度

1、物理必修1第一章 学案（6） 2011912 6.实验：用打点计时器测速度【实验目的】 1、 学会使用打点计时器，根据纸带研究物 体的运动情况。 2、 根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。 3、 能够根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。 4、 认识v-t图像，能够根据v-t图像判断 物体的运动情况 【实验器材】 电磁打点计时器（或电火花计时器）；纸带; 刻度尺，长度在 30cm以上，最好使用透明塑料 尺；学生电源，使用 4 6伏交流电压档；导 线等。 附：1.电磁打点计时器 （1）构造：电磁打点计时器是一种记录运动物 体在一定时间间隔内位移的仪器，构造如图所 示。 （2） 电磁打点计时器使用使用

2、_ 电源， 工作电压 V ，当电源频率是 50HZ时, 打点周期是 _ 秒。 （3） 工作原理：接通交流电源后，线圈中产生 周期性变化的磁场， 振片被磁化， 其极性随线圈 中磁场的变化而变化，于是振片和永久磁铁之间 就产生周期性的引力和斥力， 振片就上下振动， 带动其上的振针上下振动。 这时，如果纸带运动， 振针就通过复写纸在纸带上打下一系列的点。 （4）当电源频率是50Hz时，它每隔 _ 打 一个点。 2. 电火花计时器 （1）基本原理：如图所示，当接通电源，按下 脉冲输出开关时， 计时器发出的脉冲电流经过放 电针、 墨粉纸盘到纸盘轴， 产生火花放电，于是 在运动的纸带上就打出一行点迹。 屯

3、头 甲 （2 ）电火花打点计时器使用 220V的交流电源。 当电源频率是50Hz时，每隔 S 打一次 点。 （3）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。 限住孔 摄线柱 紙带振片 物理必修1第一章 学案(6) 2011912 【实验原理】 运动的物体带着纸带通过打点计时器后在 纸带上将打出许多点，通过纸带可以测出 _ 和 _ ，从而可根据公式v = x求出物 t 体在各段的平均速度；一般来说我们不能直接测物理必修1第一章 学案(6) 2011912 量物体的瞬时速度。但根据上一节的学习我们知 道，物体的平均速度是某段时间内物体发生的位 移与发生这段位移所用时间

4、的比值， 即V t 若X趋于零时，可以认为此时物体的平均速度 等于物体的瞬时速度， 因此，可以通过测量物体 在较短时间 t内的位移 X来粗测瞬时速度。 【实验步骤】 1、 了解打点计时器的构造，然后把它固定在桌 子上。 2、 按照说明把纸带装好。 3、 启动电源， 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。 4、 取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后 数出n个点，点子间的间隔数则为(n-1 )，由 t =0.02 ( n-1),计算出纸带从第一个点到第 n 个点的运动时间。 5、 用刻度尺测量出第一个点到第 n个点的距离 X。 6、 把测量的结果填入自己事先设计的表格中

5、。 带在这两点间的平均速度 V 用这个平均 t， 速度粗略代表纸带经过 E点时的瞬时速度。 I ? : A DE f I； I*- 06 s -*| 如果把包含E点在内的间隔取得小一些， 如 图，测量出包括 E点在内的D F两点间的位移 x和时间 t，算出纸带在这两点间的平均速 度v X，用这个平均速度代表纸带经过 E点时 t 的瞬时速度，就会更准确。 可以大致表示 E点的瞬时速度，D F两 t 点离E点越近，算出的平均速度越接近 E点的瞬 时速度.然而 D F两点距离过小则测量误差增 大，应该根据实际情况选取这两个点 . (2) 测量手拉纸带的速度 为了描述速度变化的情况，请根据纸带上的 点

6、，每隔0.1s测一次速度，先在纸带上用数字 0, 1, 2，5标出这些“计数点”，然后仿照上 述办法，测量包含这个点的一段位移， 记录在表 1中，同时记录对应的时间 t。 表1手拉纸带在几段时间中的位移和平均速度 【数据记录及数据分析】 (1) 测量瞬时速度 思想方法：用某段时间内的平均速度粗略代 表这段时间内的某点的瞬时速度。所取的时间间 隔越接近该点，这种描述方法越准确 位置 0 1 2 3 4 5 X/m t/s v/(m/s) 上表中算出的 v是0, 1, 2，5各点附近的 平均速度，把它当做计时器打下这些点的瞬时速 度，抄入表2，点O作为计时的开始，t=0。 表2手拉纸带在几个时刻的

7、瞬时速度 位置 0 1 2 3 4 5 如图所示，根据位移 X和时间 t，算出纸 物理必修1第一章 学案(6) 2011912 t/s v/(m/s) 通过表2可以看出手拉纸带运动速度的变化情 况。 （3） 用图像表示速度 以速度v为纵轴，以时间t为横轴。在方格纸上 建立直角坐标系，把测出的纸带上各点的速度在 坐标系中描出，并用一条平滑的曲线把这些点连 起来，曲线反映的规律应该与纸带运动的实际情 况较为接近。下图是根据某同学的实测数据所得 到的v-t图像。 实验结论 在实验误差允许的范围内， 用某段时间内的 平均速度可以粗略代表这段时间内的某点的瞬 时速度。所取的时间间隔越接近该点， 这种描述

8、 方法越准确。 注意事项 1、电源电压要符合要求电磁打点计时器应 使用6V以下交流电源；电火花计时器使用 220V 交流电源。 2、 打点计时器在纸带上应打出轻重合适的 小圆点，如遇到打出的是短横线， 应调整一下振 针距复写纸片的高度，使之增大一点。 3、 使用打点计时器时，应先接通电源，待 打点计时器稳定后，再释放纸带。 4、 释放物体前，应使物体停在靠近打点计 时器的位置。 5、 使用电火花计时器时，应注意把两条白 纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两条纸带之间；使 用电磁打点计时器时， 应让纸带通过限位孔， 压 在复写纸下面。 例1:如图所示为一条纸带打上点后的情况， 已知A、B、C、D 4个点

9、中A点最先打出，D 点最晚打出，由下图可知， ATB阶段纸带做 运动，B T C阶很接近 _ 运动，C T D阶段 纸带做 _ 运动，A T B、B T C、CT D阶段 的 平均速度大小依次为 _ m/s、 m/s、 和 m/s _18cm -* 40cm - 1 42cm -4 例2: 一起重机在竖起向上重物时的速度变化如 F表所示: t/s 0 0.5 1 1.5 2 3 4 v/m.s-1 0 0.25 0.5 0.75 1 1.2 1.4 t/s 5 6 7 8 9 10 v/m.s-1 1.6 1.6 1.6 1.6 0.8 0 请画出重物运动的速度图象， 并简述它的运动情 况。物理必修1第一章 学案（6） 2011912 1. 电磁打点计时器的打点周期取决于（ ） A. 交流电压的高低 B. 交流电的频率 C. 永久磁铁的磁性强弱 D. 振针与复写纸间的距离 2. 运动物体拉动穿过打点计时器的纸带， 纸带上 打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记 录了（ ） A.物体运动的时间 C. 物体在不同时刻的速度 D. 物体在一些时间内的位移 3. 用打点计时器研究纸带的运动规律时， 在拉动 纸带和合上电源开关两个操作中，应当先进 行的操作是（ ） A、先拉动纸带 B先合上开关 C、拉动纸带和合上开关同时进行 D先进行哪个操作都可以 4