打點計時器測速度【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知道電磁打點計時器、電火花計時器的構(gòu)造及工作原理學(xué)會使用打點計時器會用打出的紙帶求加速度、瞬時速度能通過紙帶上點的位置關(guān)系分析物體運動【要點梳理】要點一、電磁打點計時器與電火花計時器的構(gòu)造和工作原理要點詮釋：電磁打點計時器及電火花計時器的構(gòu)造電磁打點計時器及電火花計時器的構(gòu)造分別如圖甲、乙所示．電磁打點計時器的原理電磁打點計時器是利用電磁原理打點計時的一種儀器，它的工作原理可以用圖甲、乙制簧片左端為NS振動而在復(fù)寫紙上打點．假設(shè)在復(fù)寫紙下有運動的紙帶，振針就在紙帶上打出了一系列的50Hz0.02s0.02s．電火花計時器的工作原理電火花計時器的原理與電磁打點計時紙帶問題分析軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡．當(dāng)電源頻率是50Hz時，也是每0.02s電磁打點計時器與電火花計時器的比較①兩種計時器使用的都是溝通電源；當(dāng)電源的頻率為50Hz0.02s點．4～6V220V小和變化狀況．④電火花計時器工作時紙帶運動受到的阻力比較小，試驗誤差較?。?.使用打點計時器的留意事項①會安裝復(fù)寫紙，并且會調(diào)整復(fù)寫紙的位置，將紙帶從復(fù)寫紙下穿過．將計時器接入50Hz4V6V；220V1～2s關(guān)閉電源．低狀況下，可適當(dāng)提高(對電火花計時器這種狀況較少)；調(diào)整復(fù)寫紙位置或更換復(fù)寫紙(或墨粉紙盤)；調(diào)整打點計時器．音過大，且易消滅雙點，調(diào)整時要認(rèn)真．跡，這是由于直流輸出單向脈沖電流，頻率為100Hz，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理時錯誤．⑥使用電火花計時器時，假設(shè)用一條紙帶要將紙帶壓在墨粉紙盤下，打完一條紙帶后要關(guān)閉電源．要點二、試驗原理和步驟、留意事項要點詮釋：試驗?zāi)康蘑龠M(jìn)一步練習(xí)打點計器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法．②利用打點紙帶爭論小車的運動狀況，分析小車的速度隨時間變化的規(guī)律．2.試驗器材附有滑輪的長木板、小車、帶小鉤的細(xì)線、鉤碼假設(shè)干、打點計時器、紙帶、刻度尺、導(dǎo)線、溝通電源．試驗原理體的運動狀況．試驗步驟上沒有滑輪的一端，連接好電路，如下圖．否在木板上平衡地加速滑行紙帶中選用一條最清楚的，記錄為紙帶Ⅰ．④增加一個鉤碼，按上述方法打出紙帶Ⅱ．⑤在打紙帶I⑥整理器材．5.留意事項平行：紙帶和細(xì)繩要和木板平行．一先一后：試驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動；試驗后應(yīng)先斷開電源后取紙帶．相撞．50cm6～7弄清間隔：要區(qū)分計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為T＝0.02×5s＝0.1s．認(rèn)真描點：描點時最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取適宜的單位．用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點．要點三、試驗數(shù)據(jù)的處理要點詮釋：紙帶上點的意義①表示和紙帶相連的物體在不同時刻的位置．②通過爭論紙帶上各點之間的間隔，可以推斷物體的運動狀況．③可以利用紙帶上打出的點來確定計數(shù)點間的時間間隔．紙帶的選取為時間間隔，即T＝0.1s．采集數(shù)據(jù)的方法如下圖，不直接測量兩個計數(shù)點間的距離，而是要先量出各個計數(shù)點到計時零點的xxxx1 2 3 4x＝x1 1

，x＝x2

x，x＝x1 3

x，x＝x2 4

x，x＝x5 5

x．4依據(jù)紙帶分析物體的運動狀況并計算速度依據(jù)紙帶分析物體的運動狀況并計算平均速度①在紙帶上相鄰兩點的時間間隔均為0.02s50Hz紙帶運動的速度?。谝罁?jù)vx，求出任意兩點間的平均速度，這里△xt△x為兩點間的時間間隔數(shù)與0.02s(2)粗略計算瞬時速度某點E的瞬時速度可以粗略地由包含E點在內(nèi)的兩點間的平均速度來表示，如下圖，v v 或v v ．F DG E DFEvx公式來求解，但需留意的是，t假設(shè)取離EE過小會使測量誤差增大，應(yīng)依據(jù)實際狀況選取這兩個點．v

xx 1 2，v

xx 2

…(△t相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔)

1 2t

2 2t將各計數(shù)點對應(yīng)的時刻及瞬時速度填入下表中：計數(shù)點位置編號n0123456t/s相鄰兩計數(shù)點間的距離s/m00.10.20.30.40.50.6對應(yīng)計數(shù)點的速度v/(m·s－1)由試驗數(shù)據(jù)得到v-t①如何由試驗數(shù)據(jù)得出v-t有了原始試驗數(shù)據(jù)，如何更好地確定運動規(guī)律呢?最好的方法是作v-t圖象，具體的運動規(guī)律便能直接顯現(xiàn)．依據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中認(rèn)真描點．作一條直線，使同一次試驗得到是本次試驗的v-t②如何由試驗得出的v-tv-tt，速度也會增加一樣的值△v．也就可得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻增加(或變化)．二是通過圖象寫出函數(shù)關(guān)系式進(jìn)一步得到結(jié)論，既然小車的v-t圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v＝kt+b，明顯vt間均勻增加(或變化)．vvv由紙帶求加速度的方法vvvvv3 由圖所示的紙帶各計數(shù)點1、2、3、4、5…vv3 1 2為計數(shù)點間的時間間隔．

、、5…Tvv

v v2a 1，a21 T 2

2，a3

3，…，an

n1T n．3求加速度的平均值3aaa

(vv)(vv)(v

v) v v2a 1 2

n 2 1

n1

n n 1T從結(jié)果看，真正參與運算的只有v和v，中間各點的瞬時速度在運算中都未起作用．1 n+1方法二：逐差法求xa 4x1，a

xx5

，a

xx6 3，則1

2

3 aaa x

)(xxx)a 1 2 3 4 5 6

1 2 33 這樣可使各點的瞬時速度都參與了運算，可減小誤差．比較兩種方法“方法一”好，一般不用方法一．方法三：由圖象求加速度由多組數(shù)據(jù)描繪出v-t圖象，v-t圖象的直線斜率即為物體運動的加速度．三種方法中，最準(zhǔn)確，科學(xué)的是方法三，不過較繁一點．要點四、一些利用現(xiàn)代技術(shù)測速度的方法除用打點計時器測速度外，還可用以下的方法進(jìn)展測量：(1)借助傳感器用計算機測速度如下圖是一種運動傳感器的原理圖，這個系統(tǒng)由A、B兩個小盒子組成．將紅外線、超聲波放射器AB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盒放射器對著接收器B，并處在同始終線上．將接收傳感器B探測到的紅外化．依據(jù)小車的兩個位置變化可求得△x，兩位置的時間差為△t，則小車速度vx．t利用光電門測瞬時速度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，光線被阻擋，記錄儀上度△xt，就可以算出遮光板通過光電門的平均速度vx．由于遮光板 t的寬度△x很小，因此可以認(rèn)為，這個平均速度就是小車通過光電門的瞬時速度．利用頻閃照相分析計算物體的速度0.1s閃光一次，10次．當(dāng)物體運動時，利用頻閃燈照明，照相機可以拍攝出該物體