1.4 实验：用打点计时器测速度1.doc

1.4实验：用打点计时器测速度1实验目标：1、知道打点计时器的构造和原理学会使用打点计时器能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间会计算纸带的平均速度能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度认识v-t图象并能根据v-t图象判断物体的运动情况。2、通过速度测量过程的体验领悟两个方法：一是用图象处理物理数据的方法；二是极限法或说无限趋近法加强一个认识实验是检验理论的标准。实验器材：电源（220V电源或学生电源）打点计时器纸带刻度尺（最好是塑料透明的）导线实验准备：1、仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器对照课本比较它们的异同。2、两类打点计时器的打点时间间隔是多少？3、分析纸带时如何计算纸带的平均速度。4、严格地说瞬时速度我们引进测量出来的你知道用什么方法求出的速度可以代替某点的瞬时速度吗？5、从器材上读取的数据是原始数据原始数据是宝贵的实验资料要严肃对待要整齐的记录妥善保存。实验原理：1、电磁打点计时器。电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器工作电压为4~6V。当电源的频率是50Hz时它每隔0.02s打一个点。电磁打点计时器是应用电磁原理制成的图1是它的工作原理图。通电前先在打点计时器上装上纸带并把复写纸片压在纸带上。然后把线圈与50Hz、4~6V的交流电源接通。这时振片被磁化在磁力作用下振动起来。每0.02s振针压打复写纸一次被运动物体拖着的纸带上便记录下一系列的点子这些点相应地表示运动物体在不同时刻的位置相邻两点间的时间间隔是0计时器0.02s。我们对纸带上这些点之间的距离进行测量就可以定量地研究物体的运动规律。2、电火花计时器。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时器它的构造如图2所示。使用时墨粉纸盘套在纸盘轴上并夹在两条白纸之间。当接通用220V交流电源按下脉冲输出开头时计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接到负极的纸盘火花放电于是在运动的纸带1上打出一列点迹。当电源频率是50Hz时它也是每隔0.02s打一次点。这种计时器工作时纸带运动时受到的阻力小实验误差小。上面介绍的两种计时器打点的时间间隔都是T=0.02s因此打在纸带上的点记录了纸带运动的时间。如果把纸带跟运动物体连接在一起纸带上的点子就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的点子之间的间隔就可以了解运动物体在不同时间里民生的位移从而了解物体运动的情况。实验步骤：1．把电火花计时器固定在桌子上检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上检查两条白纸带是否已经正确地穿好墨粉纸盘是否在两条纸带之间。2．把计时器上的电源插头在220V交流电源插座上。3．按下脉冲输出开头用手水平地拉动两条纸带纸带动上就打上一列车员小点。4．取下纸带从能看得清规戒律的某个点数起数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点点子的间隔数则为（n-1）个用t=0.02（n-1）计算出纸带的运动时间t。5．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离s有多长6．利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表一中。7．选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析。8．从能够看清的某个点开始每隔0.1s取一个点在纸带上用数字012….5标出这些“测量点”测量包括每个点的一段位移△x记录在表二中同时记录相对应的时间以测量该点的瞬时速度。9．计算出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填入表三中点0作为计时的开始即t=0。10．以速度v为纵轴以时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系根据表二的数据在坐标轴上描点将这些点用平滑的曲线连接起来。11．通过曲线的走向大致看出手的速度变化规律将你的实验结果与其他同学交流一下说出你的体会。12．重复以上步骤再做一次。如果用电磁打点计时器则实验步骤的前3步相应地应当是：把打点计时器固定在桌子上让纸带穿过两个限位孔压在复写纸的下面。把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V的低压交流电源的接线柱相连接。打开电源开关用手水平地拉动纸带纸带上就打出一列小点。表一：实验次数点子数n点子间隔数n-1运动时间t/s位移s/m平均速度/m/s12表二：位置012345/m/s0.060.060.060.060.060.06v/（m/s）表三：位置012345t/s0v/（m/s）注意事项：要认清楚你使用了哪种类型的打点计时器电磁打点计时器要使用10V以下的交流学生电源；而电火花计时器则直接使用220V的交变电流。开头的点迹很密集这是由于先接通电源后拉动纸带和开始时的速度比较慢而造成的数点时不能从开始处数而要向后看从能够看清的某个点开始。如果数出了n个点那么他们的间隔数是（n-1）个。他们所用的运动时间为（n-1）0.02s.打点计时器要固定好在使用时打点计时器不允许松动。打点计时器打点结束时要立刻切断电源。要