打点计时器习题.doc

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时间:2020-04-30

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1、第4节 实验:用打点计时器测速度研究物体的运动,就要知道物体运动的位移、时间等,但这样还不能完整地描述运动.生活中,我们还会提出这样的问题:物体在哪个位置运动的更快?如何描述物体在某一位置或某时刻运动的快慢呢?这就要知道物体在某位置的速度,即瞬时速度,为此,本节就要学习一种测量瞬时速度的方法.  一、实验目的1.练习使用电磁打点计时器或电火花计时器.2.学会利用打上点的纸带研究物体的运动情况.3.利用v-t图象分析实验数据,描述物体的运动.二、实验原理1.两种打点计时器当接通50Hz的交流电时,都是每隔0.02s打一次点.2.当纸带跟运动物体连在一起时,打点计时器打在纸带上的点

2、就相应地表示出物体在不同时刻的位置,线段上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的位移,根据平均速度的定义式v=,当Δt很短时,可以认为等于t时刻的瞬时速度.三、实验步骤1.把电火花计时器固定在桌子上,检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上,并检查两条白纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否夹在两条纸带之间.2.把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上.3.接通开关,用手水平地拉动两条纸带,纸带上就会打下一系列的点迹.4.取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,如果数出n个点,这些点划分出来的间隔数为(n-1).由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为

3、0.02(n-1)s.5.用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离x,再利用公式=计算纸带通过这段位移时的平均速度.把测量和计算的结果填入表中.6.在小纸带上标记连续7个计数点,分别标上记号A、B、C、D、E、F、G.用刻度尺测量每相邻两个点间的距离,分别记为x1、x2、x3、x4、x5、x6,记录到表中.7.根据表中对纸带数据的测量结果,运用学过的知识判断:物体在这段时间内的运动是匀速直线运动还是变速直线运动?说出判断的理由.8.将B、C、D、E、F作为测量点,分别测量包含这些点的一段位移Δx,由于Δt很小,求出Δt内的平均速度,即等于各点的瞬时速度,记入表中.四、注意事项1.

4、电源电压要符合要求,电磁打点计时器应使用6V以下交流电源;电火花计时器使用220V交流电源.2.实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要进行调节或更换器材.3.使用打点计时器应先接通电源,待打点计时器稳定时再用手拉纸带.4.手拉纸带时,速度应快一些,以防点迹太密集.5.复写纸不要装反,每打完一条纸带,应调整一下复写纸的位置,以保证打点清晰.6.打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源.五、实验数据处理1.根据纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度.(1)在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz),所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小.(2

5、)根据v=,求出任意两点间的平均速度,这里Δx可以用直尺测量出两点间的距离,Δt为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积.这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度.2.粗略计算瞬时速度某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示,如图1-4-2所示,vE≈DG或vE≈DF.图1-4-2说明:在粗略计算E点的瞬时速度时,可利用v=公式来求解,但须注意的是,如果取离E点越接近的两点来求平均速度,这个平均速度越接近E点的瞬时速度,但是距离过小会使测量误差增大,应根据实际情况选取这两个点.六、利用v-t图象分析物体的运动1.v-t图象用横轴表示时间t,纵轴表示速度v,

6、建立直角坐标系.根据测量的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到如图1-4-3所示的v-t图象.图1-4-3图1-4-42.v-t图象的意义v-t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况,它并不是物体运动的轨迹.3.匀速直线运动的v-t图象(1)匀速直线运动的v-t图象是与时间轴平行的直线,如图1-4-4所示,直线a、b分别表示va=4m/s,vb=8m/s.1-4-5(2)从匀速直线运动的v-t图象中不仅可以看出速度的大小,并且可以求出位移,根据位移公式x=vt,在v-t图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积,如图1-4-5中画斜线的部分.七、利用

7、现代科技测速度的方法1.借助传感器用计算机测速度.详见课本.2.借助数字计时器和气垫导轨测速度.详见课本.这样测得的速度也不是瞬时速度,应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度.3.利用频闪照相分析计算物体的运动.研究物体的运动规律,除用打点计时器外,还可以用频闪照相,在暗室里放上照相机,让快门一直打开,旁边用频闪灯照相,因为频闪灯每隔相同时间瞬间闪光一次,在照相底片上就留下物体的一系列像,研究物体在不同闪光时刻成的像,就能了解物体的运动规律.因为频闪照相能记录物体在不同时刻的位置,所以也和

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