打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)[學(xué)習(xí)類別]_第1頁(yè)
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)[學(xué)習(xí)類別]_第2頁(yè)
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1、1、研究物體勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源(電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器220V,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器46V)、紙帶、小車、軌道、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線 實(shí)驗(yàn)原理:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上同時(shí)記錄了時(shí)間和位置兩個(gè)信息,通過(guò)s,t可以判斷物體是否勻變速,若是可以求得其加速度;數(shù)據(jù)處理方法。(紙帶處理)實(shí)驗(yàn)步驟: (1)把附有滑輪的軌道放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在軌道沒(méi)有滑輪一端,連接好電路;再把細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過(guò)滑輪,下邊掛上合適的鉤碼;把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并把它的一端固定在小車的后面(若是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,用兩個(gè)紙帶分別從上下兩邊穿過(guò)墨粉紙盤(pán))。 (2)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

2、處,接通電源后,放開(kāi)小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn),換上新紙帶,重復(fù)三次。 (3)從三條紙袋中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開(kāi)頭比較密集的點(diǎn),在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn),并把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位,即T=0.025=0.1s,在選好的開(kāi)始點(diǎn)下面記作0,第六點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1,依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)2、3、4、5、6。兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離用刻度尺測(cè)出分別記作s1、s2s6。 (4)求出a的平均值,它就是小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。 注意事項(xiàng): (1)小車的加速度宜適當(dāng)大些,可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差。(2)細(xì)繩盡可能與木板平行,以確保細(xì)繩對(duì)小車?yán)Σ蛔儯?3)開(kāi)始釋放

3、小車時(shí),小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(4)先通電后放開(kāi)小車(5)要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)(一般把計(jì)時(shí)器打出的5個(gè)點(diǎn)作為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)),選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)不少于6個(gè);(6)若為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(f打點(diǎn)=f電源,電源頻率越大,針與紙帶摩擦越大,a越小),若出現(xiàn)連續(xù)直線,則抬高針;若為電火花則無(wú)針與紙帶的摩擦。紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。(7)不要分段測(cè)量各段位移,盡可能的一次測(cè)量完畢(可先統(tǒng)一量出到記數(shù)起點(diǎn)之間的距離)。 紙帶處理: (1)“逐差法”求加速度 (若測(cè)得6段相鄰點(diǎn)間位移,設(shè)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén))a= (s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)/9T2。 (2)“平均

4、速度法”求瞬時(shí)速度 (需先判斷物體做勻變速運(yùn)動(dòng),才可用時(shí)間中點(diǎn)公式)vn= (sn+sn+1)/2T。 紙帶的應(yīng)用:驗(yàn)證牛二、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒2、驗(yàn)證牛頓第二定律 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,即質(zhì)量一定時(shí),加速度與作用力成正比;作用力一定時(shí),加速度與質(zhì)量成反比。2、掌握用控制變量法研究問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)儀器:電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫(xiě)制片和紙帶、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、小車、小桶、沙子、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線兩條實(shí)驗(yàn)原理:控制參量一定,研究與的關(guān)系;控制參量一定,研究與的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟: (1)用天平測(cè)出小車質(zhì)量m,在砂桶內(nèi)加適量的砂,用天平測(cè)出砂

5、和桶的總質(zhì)量m1(要保證m10.05m,或小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和桶的總質(zhì)量)。把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上。 (2)把紙帶系在小車上,并使紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。把木塊墊在裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的木板一端下面,調(diào)節(jié)木塊位置使小車能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)。這時(shí),小車所受摩擦阻力與小車所受重力沿斜面方向的分力平衡(注意此時(shí)未掛砂桶)。 (3)把系在砂桶上的細(xì)線繞過(guò)木板上的定滑輪后系在小車上,把小車放在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,接通電源,放開(kāi)小車,便在紙帶上留下反映小車運(yùn)動(dòng)狀況的點(diǎn)跡。取下紙帶并編上號(hào)碼。 (4)給小車換上新紙帶,保持小車質(zhì)量不變。往砂桶內(nèi)加一些砂,并稱出其質(zhì)量(注意仍需保證mm1)。重復(fù)步驟(3)。如此做幾次。

6、對(duì)各次實(shí)驗(yàn)所得的紙帶取好計(jì)數(shù)點(diǎn),進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算,求出每條紙帶對(duì)應(yīng)的小車的加速度,分別記入上面的表格中。圖像法:用縱坐標(biāo)表示加速度,橫坐標(biāo)表示作用力,作用力的大小等于重物的重力,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn),如果這些點(diǎn)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線上,便證明了加速度與作用力成正比。(5)保持砂桶總質(zhì)量m1不變,往小車上依次加不同數(shù)目的砂袋(其質(zhì)量預(yù)先測(cè)出),重復(fù)步驟(3)幾次。把各次紙帶數(shù)據(jù)記入下面的表格中。用縱坐標(biāo)表示加速度,橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)。如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上,就證明了加速度與質(zhì)量成反比。 (6)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),看是否符合牛頓第二

7、定律。 注意事項(xiàng): (1)平衡摩擦力:采用上述“墊板法”平衡摩擦力(未掛沙桶)改變小車質(zhì)量和繩子拉力均不需再調(diào)。這是因?yàn)槟Σ亮托≤囁苤亓ρ匦泵娣较虻姆至偸浅烧鹊刈兓?。調(diào)勻速時(shí),先進(jìn)行目測(cè),最后應(yīng)打一條紙帶觀察,看是否調(diào)到勻速了。(系統(tǒng)誤差)(2)為了保證mm1,小車質(zhì)量應(yīng)足夠大。(系統(tǒng)誤差) (3)如果平衡摩擦力做得不好,則圖像不會(huì)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)(平衡過(guò)度:直線上移;平衡不足:直線下移);如果不滿足mm1的條件,圖像將會(huì)是一條曲線(趨于平緩)。出現(xiàn)后一種情況時(shí),可以采用保證運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(小車和砂桶)的總質(zhì)量不變來(lái)消除。辦法是,預(yù)先在小車內(nèi)裝幾個(gè)小砝碼,在需要改變加速的力時(shí),把這些砝碼移少量

8、到砂桶內(nèi)。只要摩擦力能得到較好的平衡,就可以得到過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。不過(guò),在計(jì)算質(zhì)量時(shí),應(yīng)把砂桶的總質(zhì)量考慮在內(nèi)。 (4) 繩子平行于斜面,桶應(yīng)該穩(wěn)定,不要晃動(dòng) (偶然誤差)(5) 改變重物和小車質(zhì)量后,每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。(偶然誤差)3、探究動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄亢懔ψ龉εc物體動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器:附有定滑輪的長(zhǎng)木板,薄木板,小車、細(xì)線,砝碼盤(pán)及砝碼,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源,導(dǎo)線,天平,毫米刻度尺,紙帶及復(fù)寫(xiě)紙帶;實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證在外力作用下物體做加速運(yùn)動(dòng)或減速運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能增量等于合外力所做的功。 實(shí)驗(yàn)原理:利用驗(yàn)證

9、牛二的裝置,測(cè)出力對(duì)物體作不同的功時(shí)物體動(dòng)能的變化,從而得到恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn)步驟用天平測(cè)出小車質(zhì)量,并記錄按實(shí)驗(yàn)圖安裝裝置,調(diào)定滑輪高度,使細(xì)線與木板平行平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊,并反復(fù)移動(dòng)其位置,直到小車在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)為止。在砝碼盤(pán)中加砝碼(要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量),把紙帶的一端固定在小車的后面,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,取下紙帶并標(biāo)記使用的砝碼質(zhì)量重復(fù)步驟,打條紙帶;選一點(diǎn)跡清晰的紙帶分析數(shù)據(jù),記錄需要的數(shù)據(jù)注意事項(xiàng):1 砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(若對(duì)系統(tǒng)用動(dòng)能定理(動(dòng)能中的質(zhì)量用M+m)則不需要滿足這個(gè)要求)2 平衡摩擦力時(shí),

10、砝碼盤(pán)中不要加砝碼,但應(yīng)連接著紙帶且接通電源3 小車所受阻力f應(yīng)包括小車受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后所拖紙帶的摩擦力4 小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并且要先接通電源后再放開(kāi)小車4、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)儀器:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、重錘、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、刻度尺、帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)原理:在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中,物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能守恒,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄物體自由下落的高度h及計(jì)算出瞬時(shí)速度v,從而驗(yàn)證重力勢(shì)能的減少量與物體動(dòng)能的增加量相等。Mgh=1/2 mv2-o 即gh=1/2 v2實(shí)驗(yàn)步驟:1 將實(shí)驗(yàn)裝置按要求裝好,將紙帶固

11、定在重物上,讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;2 先用手提起紙帶,使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方3 接通電源,松開(kāi)紙帶,讓重物自由下落,這樣就在紙帶上打下一系列點(diǎn),重復(fù)幾次4 從已打出紙帶中,選出第一、二點(diǎn)間的距離接近2mm(計(jì)算得出的第一個(gè)點(diǎn))并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。5 在挑選的紙帶上,記下第一點(diǎn)的位置O,并在紙帶上從任意點(diǎn)開(kāi)始一次選取1、2、3、4 并量出各點(diǎn)到O的距離,即下落的h1、h2、h36 求出V2、V3、V4.7比較gh與1/2v2,依次比較注意事項(xiàng):(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝,兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上,以減少摩擦阻力。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后才能松開(kāi)紙帶讓重錘落下。(3)紙帶上端最好不要懸空提著,而要用手按在墻上,這樣可保證下落的初速度為零,并且紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的一個(gè)小點(diǎn)。(4)測(cè)量下落高度時(shí),都必須從起始點(diǎn)算起,為了減小測(cè)量h值的相對(duì)

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