机械能守恒定律实验
高中物理实验【验证机械能守恒定律】内容+典例

图1图2实验:验证机械能守恒定律一、实验目的通过实验验证机械能守恒定律.二、实验原理如图1所示,质量为m 的物体从O 点自由下落,以地面作为零重力势能面,如果忽略空气阻力,下落过程中任意两点A 和B 的机械能守恒即12mv 2A +mgh A =12mv 2B +mgh B 上式亦可写成12mv 2B -12mv 2A =mgh A -mgh B . 等式说明,物体重力势能的减少等于动能的增加.为了方便,可以直接从开始下落的O 点至任意一点(如图1中A 点)来进行研究,这时应有:12mv 2A =mgh ,即为本实验要验证的表达式,式中h 是物体从O 点下落至A 点的高度,v A 是物体在A点的瞬时速度.三、实验器材打点计时器,低压交流电源,带有铁夹的铁架台,纸带,复写纸,带夹子的重物,刻度尺,导线两根.四、实验步骤1.安装置:按图2将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上,接好电路.2.打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方.先接通电源,后松开纸带,让重物带着纸带自由下落.更换纸带重复做3~5次实验.3.选纸带:分两种情况说明(1)用12mv 2n =mgh n 验证时,应选点迹清晰,且1、2两点间距离略小于或接近2 mm 的纸带.(2)用12mv 2B -12mv 2A =mg Δh 验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时,选择适当的点为基准点,只要后面的点迹清晰就可选用.五、数据处理方法一:利用起始点和第n 点计算代入mgh n 和12mv 2n ,如果在实验误差允许的条件下,mgh n 和12mv 2n 相等,则验证了机械能守恒定律.方法二:任取两点计算(1)任取两点A、B测出h AB,算出mgh AB.(2)算出12mv2B-12mv2A的值.(3)在实验误差允许的条件下,若mgh AB=12mv2B-12mv2A,则验证了机械能守恒定律.方法三:图象法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以12v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出12v2-h图线.若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律.六、误差分析1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(如空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量ΔE k稍小于重力势能的减少量ΔE p,即ΔE k<ΔE p,这属于系统误差.改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力.2.本实验的另一个误差来源于长度的测量,属偶然误差.减小误差的办法是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值来减小误差.七、注意事项1.打点计时器要稳定的固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向,以减小摩擦阻力.2.应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小.3.实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,待接通电源,打点计时器工作稳定后,再松开纸带.4.测下落高度时,要从第一个打点测起,并且各点对应的下落高度要一次测量完.5.速度不能用v n=gt n或v n=2gh n计算,因为只要认为加速度为g,机械能当然守恒,即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律,况且用v n=gt n计算出的速度比实际值大,会得出机械能增加的结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,所以速度应从纸带上直接测量计算.同样的道理,重物下落的高度h,也只能用刻度尺直接测量,而不能用h n=12gt2n或h n=v2n2g计算得到.记忆口诀自由落体验守恒,阻力减小机械能.仪器固定竖直向,先开电源物后放.开头两点两毫米,从头验证式容易.不管开头看清晰,任取两点就可以.图象验证也很好,关键记住两坐标.例1某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中,提出了如图3所示的甲、乙两种方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验.图1(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是__________,理由是_______________________________。
机械能守恒定律的探究实验

机械能守恒定律的探究实验引言:物理学是一门研究物质、能量和相互作用之间关系的科学。
在过去几个世纪里,物理学家通过实验和理论得出了许多定律和规律,这些定律和规律帮助我们解释自然界中发生的各种现象。
本文将重点探究机械能守恒定律,并介绍一项相关的实验。
一、机械能守恒定律的概念:机械能守恒定律是物理学中一个重要的定律,它表明,当一个系统内只有重力和非弹性力做功的情况下,机械能(由动能和势能组成)将保持不变。
这一定律可以以数学方式表示为:E = K + U = 常数,其中E为机械能,K为动能,U为势能。
二、实验准备:1. 实验器材:- 一个光滑的水平台面- 一个刚性小球- 一根绳子- 一个重物(如砝码)- 一个测量高度的尺子- 一个弹簧测力计2. 实验步骤:1. 将平台面放置于水平桌面上,并保持其稳定。
2. 用绳子将小球系于平台上方。
3. 将重物挂在绳子的另一端,使小球离地面一定高度。
4. 测量初始高度h1和初始小球与平台的距离x1。
5. 将小球释放,观察其下落过程,并记录小球离开平台时的高度h2和小球到平台的距离x2。
6. 使用弹簧测力计测量小球下落过程中的拉力,并记录相应的数值。
三、实验过程:1. 实验装置:将小球与重物构成一个简单的系统,小球通过绳子与平台相连接。
平台上的摩擦力可以忽略不计。
2. 实验观察:在实验过程中,我们观察到小球从初始高度开始下落,并在一定高度处离开平台。
在小球离开平台的瞬间,我们同时记录下小球的高度和距离平台的距离,并使用弹簧测力计测量小球下落过程中的拉力。
3. 实验数据处理:根据实验中记录的数据,我们可以计算出小球的动能和势能,并验证机械能守恒定律。
根据机械能守恒定律,系统的机械能保持不变,即小球离开平台时的机械能等于小球开始下落时的机械能,即E1 = E2。
- 动能的计算:根据动能的定义,动能K等于小球的质量m乘以其速度v的平方的一半(K = 1/2mv^2)。
- 势能的计算:对于地球的重力场内,势能U等于小球的质量m乘以重力加速度g乘以其高度h(U = mgh)。
实验验证机械能守恒定律

实验验证机械能守恒定律实验验证机械能守恒定律机械能守恒定律是物理学中非常基础的一个定律,它指出在一个封闭系统内,如果只有势能和动能之间发生转化,而不存在其他能量形式,那么整个系统的机械能保持不变。
机械能守恒定律在理论上已经得到了充分的证明,但是实验验证对于学生深入理解该定律有着非常重要的作用。
它不仅可以帮助学生理解机械能守恒定律这个概念,而且还可以帮助学生建立实验观测的实践意识和分析问题的能力。
以下是一种简单实验验证机械能守恒定律的方法:实验材料:一个弹簧,一个滑轮,若干条不同长度的线,一个重物,一个刻度尺和一个秒表。
实验过程1. 将弹簧挂在天花板上,挂一个滑轮,使用线绑在滑轮上。
2. 每条线有一个不同的长度,将重物绑在线的一端,另一端连接到滑轮上。
3. 将滑轮上的连接线放松,并让重物自由落下。
4. 使用刻度尺测量重物从滑轮位置到地面的距离,并记录下时间。
5. 重复以上步骤,但使用不同长度的线。
实验结果根据实验结果,在重物从高处自由落下时,机械能的总和(势能+ 动能)在整个过程中是保持不变的。
高度和速度之间存在着密切的关系,即重物从不同高度落下时,下落的时间和落地时的速度都不同。
在不考虑空气阻力的情况下,重物的下落速度是恒定的。
实验分析在这个实验过程中,我们可以发现,当重物从较高的位置开始自由下落时,重物的速度逐渐增加,其潜在能量以同等的速率转化为动能。
当重物到达最低点,速度达到最大值时,动能最大,而潜在能量为零。
当重物再次上升到较高的位置时,速度逐渐减慢,动能逐渐转化为潜在能量。
整个过程中,机械能总和是保持不变的。
结论实验验证机械能守恒定律,同样也验证了能量守恒定律的成立;实验结果表明,一个封闭系统内的机械能总是保持不变,能量可以相互转换而不会因为表面效应而丢失。
通过这个实验,我们可以更深入地理解和应用机械能守恒定律,而这个原理在研究力、动量、能量等方面也都有类似的应用。
同时,这个实验也为科学研究机械能守恒定律奠定了很好的基础。
实验七 验证机械能守恒定律

实验七 验证机械能守恒定律1.实验目的验证机械能守恒定律。
2.实验原理(如图1所示) 通过实验,求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量,在实验误差允许范围内,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律。
图13.实验器材打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、导线。
4.实验步骤(1)安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。
(2)打纸带 用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再释放纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带。
(3)选纸带:分两种情况说明①若选第1点O 到下落到某一点的过程,即用mgh =12m v 2来验证,应选点迹清晰,且第1、2两点间距离接近2__mm 的纸带(电源频率为50 Hz)。
②用12m v 2B -12m v 2A =mgh AB 验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时选择适当的点为基准点即可。
5.实验结论 在误差允许的范围内,自由落体运动过程机械能守恒。
1.误差分析(1)测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从O 点量起,一次将所打各点对应重物下落高度测量完,二是多测几次取平均值。
(2)系统误差:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量ΔE k =12m v 2n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p =mgh n ,改进办法是调整安装的器材,尽可能地减小阻力。
2.注意事项(1)打点计时器要竖直:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直线上,以减少摩擦阻力。
(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。
(3)应先接通电源,让打点计时器正常工作,后释放纸带让重物下落。
(4)测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用v n =h n +1-h n -12T,不能用v n =2gh n 或v n =gt 来计算。
机械能守恒定律说课稿 实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)

机械能守恒定律说课稿实验验证《机械能守恒定律》的说课稿(优秀6篇)在教学工作者实际的教学活动中,时常要开展说课稿准备工作,编写说课稿是提高业务素质的有效途径。
那么问题来了,说课稿应该怎么写?如下是勤劳的编辑给大家分享的实验验证《机械能守恒定律》的说课稿【优秀6篇】,欢迎阅读,希望对大家有所帮助。
能量守恒定律说课稿篇一一。
教学内容:第九节实验:验证机械能守恒定律第十节能量守恒定律与能源二。
知识要点:1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律,体验验证过程和物理学的研究方法。
培养学生的观察和实践能力,培养学生实事求是的科学态度。
2.理解能量守恒定律,知道能源和能量耗散。
通过对生活中能量转化的实例分析,理解能量守恒定律的确切含义。
三。
重难点解析:1.实验:验证机械能守恒定律实验目的:验证机械能守恒定律。
实验原理:通过实验,分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。
若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律:△ep=△ek实验器材打点计时器及电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线。
实验步骤:(1)如图所示装置,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器。
(2)用手握着纸带,让重物静止地靠近打点计时器的地方,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下,纸带上打下一系列小点。
(3)从打出的几条纸带中挑选一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量,记下一个点的位置o,并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4…,并量出各点到o点的距离h1、h2、h3…,计算相应的重力势能减少量,mgh。
如图所示。
(4)依步骤(3)所测的各计数点到o点的距离hl、h2、h3…,根据公式vn=计算物体在打下点l、2…时的即时速度v1、v2…。
计算相应的动能(5)比较实验结论:在重力作用下,物体的重力势能和动能可以互相转化,但总的机械能守恒。
实验七验证机械能守恒定律

2.(2023·江苏扬州中学模拟)某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机 械能守恒定律。让小球自由下落,下落过程中小球的球心经过光电门1和光 电门2,光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1、Δt2,已知当地的重 力加速度为g。
目录
(1)该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示,则其直径d
比实际值偏小,从而使瞬时速度的测量值增大。
答案 (3)增大
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(4)已知重锤A和B的质量均为M,某小组在重锤B下面挂质量为m的重物C由静
止释放验证系统运动过程中的机械能守恒,某次实验中从纸带上测量A由静止上
升h高度时对应计时点的速度为v,则验证系统机械能守恒定律的表达式
是
。
目录
目录
【典例4】 (2023·江苏南京高三月考)图甲是“验证机械能守恒定律”的装置, 气垫导轨上安装了1、2两个光电门,滑块上固定一竖直遮光条,滑块用细线绕 过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行。
重物动能的增加量为
。
目录
目录
(3)该同学在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离为h,计算对
应计数点的重物速度为v,得到如图丙所示的v2-h图像,由图像可求出当地的重
力加速度g=
m/s2。
答案 (3) 9.70
目录
【典例2】 (2023·江苏溧阳市高三月考)在“验证机械能守恒定律”的学
第五章 机械能 实验七 验证机械能守恒定律
目 录 CONTENT
01 立足“四层”·夯基础 02 着眼“四翼”·探考点
立足“四层”·夯基础
目录
一、实验目的 验证机械能守恒定律。 二、实验原理
目录
2.速度的测量
三、实验器材 铁架台(含铁夹)、打点计时器、学生电源、纸带、复写纸、导线、毫米刻度 尺、重物(带纸带夹)。
机械能守恒实验

机械能守恒实验机械能守恒实验的重要性机械能守恒实验作为物理学中最基本的实验之一,有着极高的重要性。
通过这个实验,我们可以深入了解机械能守恒定律在日常生活中的应用,掌握物理学中基础的能量转化与守恒原理。
本文将系统地介绍机械能守恒实验的过程和意义。
一、实验器材与实验原理首先,我们需要准备实验所需的器材,包括小球、弹簧、尺子、直尺、标识纸等。
然后,我们应该了解实验的基本原理,即机械能守恒定律。
根据机械能守恒定律,一个孤立系统内的机械能可以在不同形式之间转化,但总能量守恒。
这一定律是自然界运动的基础原理之一。
二、实验步骤在进行实验前,我们需要确定实验的目的和方法。
以小球滑落为例,实验的目的是验证机械能守恒定律。
首先,我们可以用尺子测量小球滑落的高度,并观察小球的速度。
然后,我们在小球滑落路径上安装弹簧,确保小球与弹簧相撞,从而使小球的机械能转化为弹簧的势能和小球的动能。
最后,我们可以通过观察小球反弹的高度和速度,来验证机械能守恒定律是否成立。
三、实验结果与分析在实验过程中,我们测得小球滑落的高度为 h,滑落速度为 v,小球撞击弹簧后反弹高度为 h'。
根据机械能守恒定律,滑落过程中的机械能应等于反弹过程中的机械能,即 mgh = mv^2/2 + kx^2/2,其中 m 为小球的质量,g 为重力加速度,k 为弹簧的弹性系数,x 为弹簧的压缩或拉伸距离。
通过对实验数据的分析,我们可以计算出小球和弹簧的机械能,并观察其是否守恒。
如果实验结果符合机械能守恒定律,即两边的机械能相等,在实验误差范围内,我们可以认为机械能守恒定律成立。
四、实验拓展与应用机械能守恒实验不仅可以验证理论,还能帮助我们深入理解机械能的转化与守恒原理。
通过进一步的实验拓展,我们可以研究机械能守恒的应用。
例如,在能量转化方面,我们可以设计不同形式的装置,研究机械能是如何转化为电能或热能的。
在应用方面,我们可以探索机械工程、能源科学等领域的相关技术,为现代社会的可持续发展提供有力的支持。
8验证机械能守恒定律实验报告

8验证机械能守恒定律实验报告实验报告:验证机械能守恒定律一、实验目的验证机械能守恒定律,通过实验得出结论。
二、实验器材1.平滑水平面2.木块3.弹簧测力计4.测量尺5.直尺6.秤盘7.弹簧三、实验原理机械能守恒定律是描述物体在重力作用下的机械能变化过程的基本定律。
根据机械能守恒定律,在不计摩擦的条件下,物体在运动过程中的重力势能和动能之和保持恒定。
四、实验步骤1.将平滑水平面放在桌面上,确保其表面光滑水平。
2.将弹簧固定在平滑水平面上,使其一端固定在一个固定点上。
3.在弹簧的另一端固定一个木块,并将弹簧拉伸到适当的长度。
4.在木块上放置一个秤盘,将木块推向弹簧的一侧。
5.记录下木块达到最高点的高度,并用测量尺测量出其距离固定点的距离。
6.将木块放置在初始位置,然后再次用测量尺测量出木块的初始高度。
7.重复步骤4-6三次,记录下所有的数据。
五、实验数据记录实验次数,最高点高度(米),初始高度(米)第一次,0.32,0.48第二次,0.30,0.48第三次,0.33,0.48六、实验结果分析根据机械能守恒定律,物体在运动过程中的重力势能和动能之和保持恒定。
在本实验中,木块在达到最高点时,动能为零,因此其机械能仅由重力势能构成。
根据机械能守恒定律可得,木块达到最高点时的重力势能等于木块初始位置的重力势能。
即mgh = mgh'其中,m为木块的质量,g为重力加速度,h为木块达到最高点的高度,h'为木块初始位置的高度。
七、计算根据上述公式,我们可以计算出木块初始位置的高度h':h'=h*(m/m')其中,m'为木块的质量,m/m'为木块的重力势能比。
在本实验中,取第一次实验的数据进行计算:m = 0.5 kgh=0.32mm' = 0.48 kg因此h'=0.32*(0.5/0.48)=0.333m八、实验结论通过实验数据和计算结果可知,木块达到最高点时的重力势能等于木块初始位置的重力势能。
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实验:验证机械能守恒定律 姓名 班级 4个电学实验
(1)原理:过程、条件、器材 (2)操作:注意事项、仪器识别和选取、连线图
(3)数据处理:图像、误差、求平均
1.用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中.
(1)从下列器材中选出实验所必需的,其编号为________.
A .打点计时器(包括纸带);B.重锤;C.天平;D.毫米刻度尺;E.秒表;F.小车
(2)打点计时器的安装放置要求为________;开始打点计时的时候,应先________,然后________.
(3)实验中产生误差的原因主要是________,使重锤获得的动能往往________,为减小误差,悬挂在纸带下的重锤应选择________.
(4)如果以v 2/2为纵轴.根据实验数据绘出的v 2/2-h 图线是
________,该线的斜率等于________.
(5)若按实验要求正确地选出纸带进行测量,量得连续三点A 、
B 、
C 到第一个点O 的距离如图所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s),那么(结果均保留两位有效数字重物质量为1kg)
①纸带的________端与重物相连.
②打点计时器打下计数点B 时,重物的速度v B =________.
③在从起点O 到打下计数点B 的过程中重物重力势能的减少量是ΔE p =________,此过程中重物动能的增加量是ΔE k =________.
④通过计算,数值上ΔE p ________ΔE k (填“>”、“=”或“<”),这是因为
________________________________________________________________________.
2.在验证机械能守恒定律的实验中,没有必要进行的操作是( )
A .用天平测重物的质量
B .用秒表测重物下落的时间
C .用打点计时器记录重物下落的信息
D .用纸带记录、测量重物下落的高度
3.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是( )
A .重物质量的称量不准会造成较大误差
B .重物质量选用得大些,有利于减小误差
C .重物质量选用得较小些,有利于减小误差
D .纸带下落和打点不同步会造成较大误差
4. 利用落体法进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v 和下落高度h .某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案,正确的是( )
A .用刻度尺测出物体下落的高度h ,并测出下落时间t ,通过v =gt 计算出瞬时速度v
B .用刻度尺测出物体下落的高度h ,并通过v =2gh 计算出瞬时速度v
C .根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均
速度,测算出瞬时速度v ,并通过h =v 2
2g
计算出高度h D .用刻度尺测出物体下落的高度h ,根据做匀变
速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相
邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v
5. (1)在“验证机械能守恒定律”实验中,打出的纸带如图所示.设重锤质量为m 、交流电周期为T ,则打点4时重锤的动能可以表示为__________.
(2)为了求起点0到点4重锤的重力势能变化量,需要知道重力加速度g 的值,这个g 值应该是__________.
0.
x/
2 4
3
1 5
0.
0.
0.
0.
0.
A.取当地的实际g值B.根据打出的纸带,用Δx=gT2求出
C.近似取10 m/s2即可D.以上说法均错误
6.DIS实验是利用现代信息技术进行的实验.学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图甲所示,摆动小球上安装有遮光片J,其宽度Δs已输入计算机,在图中A、B、C、D四处都安上光电传感器,所测得的数据都会自动输入计算机处理,由计算机程序计算出所需的物理量,并画出图象.某组同学在一次实验中,选择DIS以图象方式显示实验的结果,得到三条图线,如图乙所示.图象的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能E p、动能E k或机械能E.
试回答下列问题:
(1)如图甲所示的实验装置中,光电传感器采集
的数据是
(2)如图乙a、b、c三条图线中,表示小球的重
力势能E p,动能E k、机械能E随小球距D点的
高度h变化关系的图线依次是
(3)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是
________________________________________________________________________
7.某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系,①如图(a),将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k= N/m,(g 取9.8m/s2)
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小可以求出。
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为
④重复③中的操作,得到v 与x 的关系如图(c)
,由图可知,v 与x 成关系,由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的成正比。
(C)
8.甲、乙两图是使用打点计时器验证机械能守恒定律的装置示意图,已知该打点计时器频率。