打点计时器测速度

4实验：用打点计时器测速度【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v-t图象分析实验数据,描述物体的运动。【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电磁打点计时器电火花计时器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6V以下交流电源220V交流电源电磁打点计时器电火花计时器打点周期0.02s0.02s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.根据纸带计算平均速度：根据v=可求出任意两点间的平均速度,Δx是纸带上两点间的距离,利用刻度尺测量,Δt是这两点间的时间间隔。3.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相距较近的两点间的平均速度来表示。【实验器材】电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源、复写纸、导线、刻度尺、纸带、坐标纸。【实验过程】一、实验步骤(1)了解打点计时器的结构,然后把它固定在桌子上。(2)把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6V的低压交流电源的接线柱相连接,让纸带穿过两个限位孔,压在复写纸的下面(或把电火花计时器与220V交流电源连接,把纸带穿好,压在墨粉纸盘下面)。(3)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。(4)重复步骤(2)、(3),获得3～5条纸带。(5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带,往后数n个点,n个点之间的间隔数为(n-1),纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt=0.02(n-1)s。(6)用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的距离Δx。二、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Δt=0.02(n-1)s,纸带的位移为Δx,纸带的平均速度v=。把测量和计算的结果填入表中。记录项实验次数点数n点划分出的间隔数n-1运动时间Δt/s位移Δx/m平均速度v/(m·s-1)122.用打点计时器测量瞬时速度：(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。(2)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T=5×0.02s=0.1s。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、x2=s2-s1、x3=s3-s2…确定出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4…(3)A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为3.用v-t图象描述物体的速度：(1)以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系。(2)根据不同时刻的瞬时速度值,在坐标系中描点。(3)用平滑曲线把这些点连接起来,即得到v-t图象。【误差分析】(1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。(2)分段测量计数点间的位移x会带来误差。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)作图时,描点、连线存在偶然误差。为减小误差,应选取合适的坐标单位,利用坐标纸作图。【注意事项】(1)如果在纸带上数出了n个点,那么,它们的间隔数是(n-1)个,它们的时间间隔为(n-1)×0.02s。(2)使用打点计时器打点时,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)为了减小实验误差,计数点要每隔T=0.1s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,Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间,即(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。(7)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。(8)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要进行调节或更换器材。热点一【实验原理】和实验操作【典例1】(2016·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Δx。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Δt=________。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=计算纸带运动的平均速度。实验步骤的合理顺序是____________。【正确解答】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Δt=(n-1)×0.02s。合理的实验步骤为BAEDCF。答案：交流限位孔复写纸(n-1)×0.02s

BAEDCF热点二瞬时速度的计算和速度图象的画法【典例2】如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6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0的距离如图所示。求出各计数点的瞬时速度并画出速度—时间图象。【正确解答】1点对应时刻是0、2之间的中间时刻,求出0、2间的平均速度,即可认为是1点的瞬时速度,同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出。而相邻计数点间的时间间隔T=0.