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4实验:用打点计时器测速度,【实验目的】1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的结构和工作原理。2.会正确安装、熟练使用电磁打点计时器和电火花计时器。,3.理解根据纸带上的点迹测量速度的原理,会计算瞬时速度。4.理解v-t图象的意义,掌握用描点法画图象,会根据画出的图象描述物体速度的变化特点。,【实验原理】瞬时速度的测定:跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置,如图,若测E点的瞬时速度,可测出D、F两个计数点间的位移x和时间t,E点的瞬时速度就可用D、F间的平均速度v=来表示。,【实验器材】1.实验器材:电磁打点计时器(配学生电源、复写纸)或电火花计时器(配交流电源)、纸带、坐标纸、导线、刻度尺。,2.两种打点计时器的比较:,【实验过程】一、实验步骤1.把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面。2.把电磁打点计时器的两个接线柱接到6V的低压交流电源上。,3.接通电源,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,在纸带上打下一系列点。,4.关闭电源,取下纸带,把纸带上能看得清的某个点作为起始点O,以后每隔相等时间取一个计数点,分别标上A、B、C、D如图所示,依次测出O到A、B、C、D的距离,然后计算出O到A、A到B、B到C之间的距离x1、x2、x3,二、数据处理1.表格法：每相邻两个计数点之间的时间为T，则A、B、C、D各点的瞬时速度分别为：,把数据填入表中，根据数据判断纸带是否做匀速运动。,2.图象法:(1)v-t图象:用横轴表示时间t,纵轴表示速度v,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,即得到如图所示的v-t图象。,(2)v-t图象的意义:直观地反映了运动物体的速度随时间的变化情况,但它不是物体运动的轨迹。(3)图象法的优点:图象法是处理实验数据的常用方法之一。运用图象法处理数据有许多优点,如可以使物理规律直观易懂,可以减小偶然误差,可以方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理数据等。,【实验探究】1.使用打点计时器时,先接通电源还是先释放纸带?提示:使用打点计时器时应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再释放纸带。,2.纸带上的点迹直接记录了哪些信息?提示:纸带上的点迹直接记录了运动物体在不同时刻的位置和不同时间内的位移及运动时间。,3.在数据处理时,一定要选相邻的点为计数点吗?提示:不一定。由于打点计时器的打点周期为0.02s,时间比较短,相邻两点的距离也比较小,这样在测量和计算时都会带来比较大的误差,所以为了减小误差,往往是每5个点为一计数点,这样两个相邻计数点间的时间间隔就是0.1s。,4.测量各计数点间的位移时,应一次测量出各计数点到起始计数点的距离,还是分段测量各段距离?提示:测量各计数点间的位移时,应一次测量出各计数点到起始计数点的距离,而不应分段测量,原因是分段测量的误差较大。,5.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度会带来系统误差,为减小此误差应采用什么方法?,提示:为减小系统误差,通常采取以计数点为中心的较小位移x来求平均速度的方法,用此平均速度代替计数点的瞬时速度,x越小,t越小,就越接近该点的瞬时速度,误差就越小。然而两点距离x过小,测量误差就会增大,所以为了兼顾瞬时速度的物理意义和减小测量误差,应使所选x适当小一点。,类型1打点计时器的原理及使用【典例1】(2017安庆高一检测)电火花计时器工作时使用_电源,工作电压为_V,工作时的基本步骤是:当纸带穿过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器;将电源线插入相应的电源插座;将纸带从,墨粉纸盘下面穿过打点计时器;接通开关,听到放电声,立即让物体拖动纸带运动。上述步骤正确的顺序是_。,【解析】电火花计时器和电磁打点计时器一样,都使用交流电源,电火花计时器使用电源的电压为220V。使用时,应先安装纸带再接入电源,接通电源后拉动纸带,完成后切断电源,所以正确步骤为。答案:交流220,类型2数据处理计算瞬时速度【典例2】(2017阳江高一检测)在“练习使用打点计时器”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C、D四个点进行研究(相邻两点间有4个点未画),这四个点和刻度尺标度的对应值如图所示。,(1)由图知,A、B两点时间间隔是_s,纸带做的是_(选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动。,(2)由图可求出A点到C点的平均速度是v1=0.070m/s,A点到D点的平均速度是v2=_m/s(计算结果保留两位有效数字)。(3)B点速度更接近_(选填“v1”或“v2”)的速度。,【解析】(1)由于A、B两点之间共有5个时间间隔,而打点计时器每隔0.02s打一个点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s;由于相邻计数点间的时间间隔相同,纸带越向右计数点间的位移越大,说明纸带的速度越来越大,即纸带做加速直线运动。,(2)由图可知,A、D之间的距离为AD=2.50cm=0.025m,由平均速度等于位移除以时间可以求出A、D间的平均速度为v2=m/s0.083m/s。(3)当时间越短时,平均速度越接近瞬时速度,故B点的速度更接近v1的速度。答案:(1)0.1加速(2)0.083(3)v1,
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