4實驗：用打點計時器測速度【實驗?zāi)康摹?.了解打點計時器的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法。2.學(xué)會用打點計時器測量物體的速度。3.能利用v-t圖象分析實驗數(shù)據(jù),描述物體的運動?！緦嶒炘怼?.兩種打點計時器的比較：電磁打點計時器電火花計時器結(jié)構(gòu)示意圖電磁打點計時器電火花計時器打點原理電磁作用下振針上下周期性振動打點脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸放電打點工作電壓6V以下交流電源220V交流電源電磁打點計時器電火花計時器打點周期0.02s0.02s阻力來源紙帶與限位孔、復(fù)寫紙的摩擦,紙帶與振針的摩擦紙帶與限位孔、墨粉紙盤的摩擦,比前者小功能功能相同,都是計時儀器2.根據(jù)紙帶計算平均速度：根據(jù)v=可求出任意兩點間的平均速度,Δx是紙帶上兩點間的距離,利用刻度尺測量,Δt是這兩點間的時間間隔。3.粗略計算瞬時速度：紙帶上某點的瞬時速度可以粗略地由包含該點在內(nèi)的相距較近的兩點間的平均速度來表示?！緦嶒炂鞑摹侩姶糯螯c計時器(或電火花計時器)、學(xué)生電源、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、刻度尺、紙帶、坐標(biāo)紙?！緦嶒炦^程】一、實驗步驟(1)了解打點計時器的結(jié)構(gòu),然后把它固定在桌子上。(2)把電磁打點計時器的兩個接線柱用導(dǎo)線與6V的低壓交流電源的接線柱相連接,讓紙帶穿過兩個限位孔,壓在復(fù)寫紙的下面(或把電火花計時器與220V交流電源連接,把紙帶穿好,壓在墨粉紙盤下面)。(3)接通電源,用手水平地拉動紙帶,紙帶上就打出一行小點,隨后立即關(guān)閉電源。(4)重復(fù)步驟(2)、(3),獲得3～5條紙帶。(5)選擇一條點跡清晰便于分析的紙帶,往后數(shù)n個點,n個點之間的間隔數(shù)為(n-1),紙帶從打第1個點到打第n個點的運動時間Δt=0.02(n-1)s。(6)用刻度尺測量出第1個點到第n個點間的距離Δx。二、數(shù)據(jù)處理1.計算紙帶的平均速度：從打第1個點到打第n個點,紙帶的運動時間為Δt=0.02(n-1)s,紙帶的位移為Δx,紙帶的平均速度v=。把測量和計算的結(jié)果填入表中。記錄項實驗次數(shù)點數(shù)n點劃分出的間隔數(shù)n-1運動時間Δt/s位移Δx/m平均速度v/(m·s-1)122.用打點計時器測量瞬時速度：(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶。(2)從能夠看清的某個點開始,每隔四個點取一個計數(shù)點,每兩個計數(shù)點間的時間間隔T=5×0.02s=0.1s。在紙帶上用O、A、B、C、D…標(biāo)出這些“計數(shù)點”,如圖所示。用刻度尺依次測出OA、OB、OC、OD…的距離是s1、s2、s3、s4…,再利用x1=s1、x2=s2-s1、x3=s3-s2…確定出OA、AB、BC、CD…之間的距離x1、x2、x3、x4…(3)A、B、C、D…各點的瞬時速度分別為3.用v-t圖象描述物體的速度：(1)以速度v為縱軸,時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系。(2)根據(jù)不同時刻的瞬時速度值,在坐標(biāo)系中描點。(3)用平滑曲線把這些點連接起來,即得到v-t圖象?！菊`差分析】(1)利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度會帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差,應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移Δx來求平均速度。(2)分段測量計數(shù)點間的位移x會帶來誤差。減小此誤差的方法是一次測量完成,即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離,再分別計算出各計數(shù)點間的距離。(3)作圖時,描點、連線存在偶然誤差。為減小誤差,應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位,利用坐標(biāo)紙作圖?！咀⒁馐马棥?1)如果在紙帶上數(shù)出了n個點,那么,它們的間隔數(shù)是(n-1)個,它們的時間間隔為(n-1)×0.02s。(2)使用打點計時器打點時,應(yīng)先接通電源,待打點計時器打點穩(wěn)定后,再拉動紙帶。(3)手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些,以防點跡太密集。(4)使用電火花計時器時,應(yīng)注意把紙帶正確穿好,墨粉紙盤位于紙帶上方,使用電磁打點計時器時,應(yīng)讓紙帶穿過限位孔,壓在復(fù)寫紙下面。(5)為了減小實驗誤差,計數(shù)點要每隔T=0.1s選一個,即每隔四個點取一個計數(shù)點,而計算計數(shù)點的瞬時速度時,Δx、Δt應(yīng)取此計數(shù)點前、后兩個點之間的位移和時間,即(6)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間,打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。(7)對紙帶進行測量時,不要分段測量各段的位移,正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始點O之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。(8)實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度,必要時要進行調(diào)節(jié)或更換器材。熱點一【實驗原理】和實驗操作【典例1】(2016·徐州高一檢測)用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E,按照你對實驗的理解,在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容,然后按實際操作的合理順序,將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋?。A.在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線,導(dǎo)線的另一端分別接在低壓________(選填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上。B.把電磁打點計時器固定在桌子上,讓紙帶穿過________,并壓在________下面。C.用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離Δx。D.切斷電源,取下紙帶,如果共有n個清晰的點,則這段紙帶記錄的時間Δt=________。E.打開電源開關(guān),再用手水平地拉動紙帶,紙帶上打下一系列小點。F.利用公式v=計算紙帶運動的平均速度。實驗步驟的合理順序是____________?！菊_解答】A項中電磁打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源;B項中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔,并放于復(fù)寫紙的下方;D項中紙帶上記錄的時間Δt=(n-1)×0.02s。合理的實驗步驟為BAEDCF。答案：交流限位孔復(fù)寫紙(n-1)×0.02s

BAEDCF熱點二瞬時速度的計算和速度圖象的畫法【典例2】如圖所示是一條利用打點計時器打出的紙帶,0、1、2、3、4、5、6是七個計數(shù)點,每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出,各計數(shù)點到0的距離如圖所示。求出各計數(shù)點的瞬時速度并畫出速度—時間圖象?！菊_解答】1點對應(yīng)時刻是0、2之間的中間時刻,求出0、2間的平均速度,即可認為是1點的瞬時速度,同理2、3、4、5點的瞬時速度也可求出。而相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.