1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法.(2)學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量物體的速度.(3)能利用vt圖像分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),描述物體的運(yùn)動(dòng).二、實(shí)驗(yàn)原理(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及使用：電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)圖示工作電壓220 V交流電6 V交流電電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動(dòng)打點(diǎn)周期0.02 s0.02 s記錄信息位移、時(shí)間 三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙. 四、實(shí)驗(yàn)過程 1實(shí)驗(yàn)步驟 (1)把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上,紙帶穿過限位孔,把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并且壓在紙帶上面. (2)把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接

2、線柱接到6 V的低壓交流電源上. (7)把紙帶上能看得清的某個(gè)點(diǎn)作為起始點(diǎn)O,以后的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D作為“計(jì)數(shù)點(diǎn)”,如圖141所示,依次測(cè)出O到A、A到B、B到C之間的距離x1、x2、x3.圖141位置ABCDEF(xnxn1)/ mv/(ms1) (2)利用vt圖像分析物體的運(yùn)動(dòng) vt圖像. 用橫軸表示時(shí)間t,縱軸表示速度v,建立直角坐標(biāo)系.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來,即得到如圖142所示的vt圖像. vt圖像的意義. vt圖像非常直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況,它并不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡. 圖142 五、注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定好

3、,以免拉動(dòng)紙帶時(shí)晃動(dòng),并要先輕輕試?yán)垘?應(yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象. (2)使用計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí),應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再拉動(dòng)紙帶. (3)手拉動(dòng)紙帶時(shí)速度應(yīng)快一些,以防點(diǎn)跡太密集. (4)使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)注意把紙帶正確穿好,墨粉紙盤位于紙帶上方；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)讓紙帶穿過限位孔,壓在復(fù)寫紙下面. (5)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),如打出點(diǎn)較輕或是短線,應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度. (6)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能連續(xù)工作太長(zhǎng)時(shí)間,打點(diǎn)之后應(yīng)立即關(guān)閉電源. (7)對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí),不要分段測(cè)量各段的位移,正確的做法是一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一測(cè)量出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到起始測(cè)量點(diǎn)O之間的距離).讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到

4、毫米的下一位. 六、誤差分析 (1)利用平均速度來代替計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度自身帶來系統(tǒng)誤差.為減小誤差,應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移x來求平均速度. (2)測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來誤差.減小此誤差的方法是一次測(cè)量完成,即一次測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的距離,再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離. (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間t搞錯(cuò).幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t(n1)0.02 s.而非tn0.02 s. (4)作vt圖像不用坐標(biāo)紙、尺子,坐標(biāo)單位選定的不合理,作圖粗糙帶來誤差. 七、它案設(shè)計(jì)(常用測(cè)速度的方法) 除用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度外,還可用以下的方法進(jìn)行測(cè)量： 1借助傳感器用計(jì)算機(jī)測(cè)速度 如圖143是一種運(yùn)動(dòng)傳感

5、器的原理圖,這個(gè)系統(tǒng)由A、B兩個(gè)小盒子組成.將紅外線、超聲波發(fā)射器A盒固定在小車上,接收傳感器B盒固定在某一位置并調(diào)整其高度與傳感器A等高.小車上A盒發(fā)射器對(duì)著接收器B,并處在同一直線上.將接收傳感器B探測(cè)到的紅外線、超聲波到達(dá)的時(shí)間差等數(shù)據(jù)輸入圖143 2利用光電門測(cè)瞬時(shí)速度 實(shí)驗(yàn)裝置如圖144所示,使一輛小車從一端墊高的木板上滑下,木板旁裝有光電門,其中A管發(fā)出光線,B管接收光線.當(dāng)固定在車上的遮光板通過光電門時(shí),光線被阻擋,記錄儀上可以直接讀出光線被阻擋的時(shí)間.這段時(shí)間就是遮光板通過光電圖144 3利用頻閃照相分析計(jì)算物體的速度 頻閃照相法是一種利用照相技術(shù),每間隔一定時(shí)間曝光,從而形成

6、間隔相同時(shí)間的影像的方法.在頻閃照相中會(huì)用到頻閃燈,它每隔相等時(shí)間閃光一次,例如每隔0.1 s閃光一次,即每秒閃光10次.當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),利用頻閃燈照明,照相機(jī)可以拍攝出該物體每隔相等時(shí)間所到達(dá)的位置.通過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片. 圖145中是采用每秒閃光10次拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片,照片中每?jī)蓚€(gè)相鄰小球的影像間隔的時(shí)間就是0.1 s,這樣便記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.而物體運(yùn)動(dòng)的位移則可以用尺子量出.圖145 與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的信息相比,頻閃燈的閃光頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交變電源的頻率,而相同時(shí)間間隔出現(xiàn)的影像則相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)跡.因此,運(yùn)動(dòng)物體的頻閃照片既記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

7、信息,又記錄了物體運(yùn)動(dòng)的位移信息.至于求平均速度和瞬時(shí)速度,兩者都是一樣的. 例1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_電源的計(jì)時(shí)儀器,它的工作電壓為_V以下,當(dāng)電源頻率為50 Hz時(shí),每隔_s打一個(gè)點(diǎn)；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)將紙帶穿過_,復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,并要放在紙帶的_面；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先_,再讓紙帶運(yùn)動(dòng). 解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要使用6 V以下的低壓交流電源,它每隔一個(gè)周期打一個(gè)點(diǎn),因此紙帶上相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為一個(gè)周期；使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),紙帶應(yīng)穿過兩個(gè)限位孔,復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上,紙帶要放在復(fù)寫紙的下面；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先接通電源,再讓紙帶運(yùn)動(dòng). 答案交流60.02兩個(gè)限位孔上接通電源 例2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,用毫米刻度尺測(cè)量情況如圖146所示,紙帶在A、C間的平均速度為_ m/s,在A、D間的平均速度為_ m/s,B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于_ m/s.圖146答案0.350.420.35 例3如圖147所示,是一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示.求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并畫出速