1、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 2、掌握電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶處理方法 3、用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?4、了解和分析系統(tǒng)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,三實(shí)驗(yàn)原理,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,電火花計(jì)時(shí)器,2020/8/27,4,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造,三實(shí)驗(yàn)原理,1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 （1）原理 （2）構(gòu)造 （3）工作電壓：10V以下,直流？交流？,三實(shí)驗(yàn)原理,2、電火花計(jì)時(shí)器 （1）構(gòu)造： （2）原理： 脈沖電流經(jīng) 放電針、 墨粉紙盤放電 （3）工作電壓：220V,尖端放電,一、重點(diǎn)難點(diǎn)剖析：,1.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及原理：,電磁打點(diǎn)

2、計(jì)時(shí)器是使用低壓交流電源的一種計(jì)時(shí)儀器。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的線圈中通過交流電時(shí)，線圈中的振動(dòng)片才能振動(dòng)。所用電壓通常為46V。振動(dòng)片的振動(dòng)周期與交流電的周期相同。目前我們所使用的交流電的周期均為0.02s。因此，振動(dòng)片的振動(dòng)周期亦為0.02s，紙帶上每隔0.02s打下一個(gè)點(diǎn)。,電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶打出小孔而顯示s點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)器,使用220V交流電壓,當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí),它每0.02s在紙帶上打下一孔。,(2)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器注意事項(xiàng)：,應(yīng)先接通電源打點(diǎn)，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再讓小車運(yùn)動(dòng)。每打完一張紙帶,應(yīng)及時(shí)關(guān)掉電源； 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)應(yīng)點(diǎn)跡清晰，若點(diǎn)跡不清或打出短橫線，應(yīng)調(diào)整

3、振針的長(zhǎng)度及它與復(fù)寫紙的距離高度； 釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置； 使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)注意把兩條紙帶正確穿好，墨粉紙盤應(yīng)夾在兩紙帶之間；使用電磁打電計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。,(3)紙帶的測(cè)量。應(yīng)選取條理想的紙帶，是指紙帶上的點(diǎn)跡清晰。適當(dāng)舍棄打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)有區(qū)別)，弄清楚所選的時(shí)間間隔了等于多少秒。,四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用 （1）測(cè)時(shí)間 (電源頻率50Hz，每隔_秒打一個(gè)點(diǎn)) （2）測(cè)位移 （3）研究紙帶 研究物體運(yùn)動(dòng),思考：與頻閃照相相比，最大的缺點(diǎn)_,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的只帶處理方法,1.構(gòu)造,2.使用

4、,二.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng),紙帶如圖所示。,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式,(1)加速度的計(jì)算公式,(2)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度計(jì)算公式,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶分析,S=aT2,逐差法求加速度,S4 - S1 = S4 S3 + S3 S2 + S2 - S1 = 3a1T2,S5 - S2 = 3a2T2,S6 - S3 = 3a3T2,a= (a1+a2+a3) 3 =(S4+S5+S6 )- (S1+S2+S3 ) (3T)2,逐差法的實(shí)質(zhì)是將 紙帶分為兩大段處理。,2020/8/27,15,實(shí)驗(yàn)器材 1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶； 2、復(fù)寫紙片

5、； 3、兩根導(dǎo)線； 4、低壓電源； 5、毫米刻度尺。 實(shí)驗(yàn)步驟 1、把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，紙帶穿過限 位孔，把復(fù)寫紙片套在定位軸上，并且壓在紙帶上面，振針位于復(fù)寫紙片的上方。 2、把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)接線柱分別用導(dǎo)線接到46V低壓交流電源的兩個(gè)接線柱上。,2020/8/27,16,3、打開電源開關(guān)，用手水平地牽拉紙帶，紙帶被打上了許多小點(diǎn)。 4、取下紙帶，從能看清楚的點(diǎn)數(shù)起，紙帶上共有多少個(gè)點(diǎn)？如果共有六個(gè)點(diǎn)，那么連續(xù)相鄰兩點(diǎn)的間隔數(shù)為5個(gè)。用0.025就可以計(jì)算出紙帶從第一個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第6個(gè)點(diǎn)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間 t = 0.1s。 5、用毫米刻度尺量出紙帶上第1個(gè)點(diǎn)到第6個(gè)點(diǎn)之間的距離 s (m

6、)。 6、利用公式v = s/t 計(jì)算出紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速。把測(cè)量的結(jié)果記入表1。 7、如果連續(xù)相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5,見圖21。用毫米刻度尺量出,2020/8/27,17,s1、s2、s3、s4、s5的長(zhǎng)度，把測(cè)量結(jié)果填入表2。運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)判斷物體在這段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)還是變速直線運(yùn)動(dòng)。,利用紙帶可以求被測(cè)物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度v：如,測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,紙帶處理。從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的地方取一個(gè)開始點(diǎn)O，然后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、，這樣做的好處是相鄰記數(shù)點(diǎn)

7、間的時(shí)間間隔是0.1s，便于計(jì)算。測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離s1、s2、s3 ,利用s1、s2、s3 可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3，如果它們?cè)谠试S的誤差范圍內(nèi)相等，則可以判定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。,利用紙帶求被測(cè)物體的加速度a。具體來(lái)說又有3種方法：,“逐差法”：從紙帶上得到6個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移，則,利用任意兩段相鄰記數(shù)點(diǎn)間的位移求a：如,利用v-t圖象求a：求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的即時(shí)速度，畫出如右的v-t圖線，圖線的斜率就是加速度a。,例1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_（填“高”或“低”）壓交流電源的計(jì)時(shí)儀器；若電源的頻率為50z，實(shí)

8、驗(yàn)者在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，將每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔應(yīng)為_；如果在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，實(shí)驗(yàn)者如不知道工作電壓的頻率變?yōu)樾∮?0z，這樣計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比是_（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。,低, 0.08, 偏大（頻率變小，則周期變大，由,可知a變小，若仍然按T不變計(jì)算，顯然計(jì)算出的加速度值比真實(shí)值偏大）。,練習(xí)1 在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，如測(cè)得各連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差不是一個(gè)恒量，其主要原因是 A長(zhǎng)度測(cè)量不精確 B打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的間隔不均勻 C運(yùn)動(dòng)中受到變化的摩擦力作用 D木板未調(diào)成水平,C,例2. 如圖所示的部分紙帶記錄了

9、“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)小車勻加速運(yùn)動(dòng)的情況，已知小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=1.00m/s2，A與B、B與C、C與D之間的時(shí)間間隔相同，AB11.0cm，BC=15.0cm，CD19.0cm，則A與B之間的時(shí)間間隔為T= s，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打C點(diǎn)時(shí)小車的速度是vc= m/s,所以T=0.2s,即: =0.2s,s.,m/s=0.85m/s.,練習(xí)2 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出下落物體帶動(dòng)的紙帶如圖電源的頻率為50Hz，從紙帶上連續(xù)取出A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用米尺測(cè)出A、B兩點(diǎn)間距離S1=4.08cm，E、F兩點(diǎn)間距離S2=5.64cm，試寫出用S1、S2和相鄰兩點(diǎn)間時(shí)間間隔T計(jì)算重力

10、加速度的公式g=_，代入數(shù)據(jù)求出g=_,練習(xí)3 圖是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中缺少的一個(gè)重要部件是_，此實(shí)驗(yàn)中若發(fā)現(xiàn)打點(diǎn)的痕跡很輕但工作電壓正常時(shí)，可能采取的措施（按操作的難易程度按先易后難進(jìn)行填寫）是_,永久磁鐵；調(diào)整振針長(zhǎng)度或更換復(fù)寫紙；或調(diào)整振針的固有頻率使之與50Hz交變電流產(chǎn)生的策動(dòng)力共振,例3.在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T=0.02s的交流電源他經(jīng)過測(cè)量并計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速

11、度如下表：,（1）計(jì)算vF的公式為vF=；（2）根據(jù)(1）中得到的數(shù)據(jù)，以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t=0，,試在圖中所給的坐標(biāo)系中，作出vt圖象，并求物體的加速度a=m/s2；（3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是f=51Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比（選填：偏大、偏小或不變）,a=0.4250.005m/s2,偏小,練習(xí)4. 某次研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出小車帶動(dòng)的紙帶 如圖，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別用S1、S2、S3、S4、S5、S6 表示，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔用T表示，則如下計(jì)算小車加速度大小的式子中正確的 是 A(S6-S1)/(5T2) B(S3+S

12、4-S1-S2)/(2T2) C(S5-S2)/(3T2) D(S4+S5+S6-S1-S2-S3)/(3T2),AC,例4利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度，如圖給出了該次實(shí)驗(yàn)中從0點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為記數(shù)點(diǎn)測(cè)得：s1140 cm，s2190 cm，s3238 cm，s4288 cm，s5339cm，s6387 cm。,1)在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，小車的速度分別為：v1 cms，v2 cms，v3 cms，v 4 cms，v5 cms。作出v-t圖象，并由圖象求出小車的加速度a cms2。 (2) 利用逐差法求出a c

13、ms2,練習(xí)5.在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)中， (1)測(cè)量原理根據(jù)的公式是a=_ (2)實(shí)驗(yàn)中要用到的器材和測(cè)量?jī)x器有 A小車B一端帶滑輪的木板C打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D低壓交流電源E小鉤碼F秒表 G刻度尺H紙帶I細(xì)繩,A、B、C、D、E、G、H、I,3)某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中操作有如下步驟，試按合理的順序把步驟序號(hào)填在下面的線上：_ A把穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車后面； B把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板沒有滑輪的一端，并與電源相連接； C換上新紙帶，重作兩次實(shí)驗(yàn)； D把長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌邊； E先讓小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源，放開小車； F把一條跨過滑輪的細(xì)繩一端拴

14、在小車上，另一端吊一鉤碼； G斷開電源，取下紙帶； H求出三次測(cè)量加速度的平均值，作為測(cè)量的最后結(jié)果,D、B、A、F、E、G、C、H,例5.為了測(cè)定汽車在平直公路上啟動(dòng)時(shí)的加速度，某人拍攝了一張?jiān)谕粡埖灼隙啻伪獾恼掌?，如圖示，如果拍攝時(shí)每隔2秒爆光一次，汽車車身總長(zhǎng)4.5米，那么這輛汽車的加速度約為 A. 1 m/s2 B. 2 m/s2 C. 3 m/s2 D. 4 m/s2,解：,車身長(zhǎng)4.5米，占標(biāo)尺上3小格，,每小格是1.5米，,由圖讀出第一、第二次閃光 汽車相距,S1=1.58=12米，,第二、第三次閃光汽車相距,S2=1.513.8 = 20.7米,由S= a T2,得 a = （20.7 12）/ 4 = 2.2 m/s2,答： B,例6.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究一個(gè)約