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必修一实验专题 试验一：用打点计时器测速度

一、实验目的

1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法．

2．会用纸带求速度及根据v －t 图象处理数据．

二、实验原理

1．打点计时器的原理及使用

三．

实验

器材

打点计时器

(电

磁打

点计

时器

或电

火花

计时

器)、纸带、刻度尺、交流电源、导线等．

四、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6 V 的低压交流电源上．

电火花计时器 电磁打点计时器 结 构

图

示

3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点．

4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n 个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)× s.

5．用刻度尺测量出从开始计数的点到第n个点间的距离Δx.

6．利用公式v＝Δx

Δt

计算出纸带在这段时间内的平均速度．

7．把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D…作为“计数点”，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3….

实验注意事项：

1．实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象．

2．使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．

3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集

4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．5．使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度．

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．

7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．

二、误差分析

1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移△x来求平均速度．

2．分段测量计数点间的位移x 带来误差．减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O 的距离，再分别计算出各计数点间的距离．

3．作v －t 图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙等都会带来误差．

三、数据处理

1．打点计时器打点的周期为T ，则A 、B 、C 、D …各点的瞬时速度分别为：v A ＝x 1＋x 22T 、v B ＝x 2＋x 32T 、v C ＝x 3＋x 42T 、v D ＝x 4＋x 52T

…. －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．

利用打点计时器测量加速度

数据处理方法：

在研究匀变速直线运动中，如图是打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O ，然后每5个点取一个计数点A 、B 、C 、D …。测出相邻计数点间的距离s 1、s 2、s 3 … 利用打下

的纸带可以：

⑴求任一计数点对应的即时速度v ：如T

s s v c 232+=(其中T =5×=）求出B 、C 、D 。。。。。。各点的瞬时速度，然后描绘t v -图像，通过图像可以求加速度。

⑵利用“逐差法”求a ：()()2321654

9T

s s s s s s a ++-++= 课时作业(一)

一、选择题

1．以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤，其中有错误的操作是( ) A．把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并压在纸带下面

B．用打点计时器的两个接线柱分别接上导线，与6 V以下低压交流电源相连

C．用手水平拉动纸带，然后打开电源开关

D．取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0，用公式v＝x0 t

计

算纸带运动的平均速度

2．利用打点计时器打下的纸带( )

A．能准确测出某点的瞬时速度

B．能粗略测出某点的瞬时速度

C．能准确测出某段时间内的平均速度

D．可用任意两点间的平均速度代表某点的瞬时速度

3．根据打点计时器打出的纸带，我们不用测量或计算就能直接得到的物理量是( )

A．时间间隔B．位移

C．路程D．速度

4．甲和乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度—时间图象分别如图中的a，b直线，在t1时刻( )

A．它们的运动方向相同

B．它们的运动方向相反

C．甲的速度比乙的速度大

D．乙的速度比甲的速度大

5．一位同学在使用打点计时器时，纸带上的点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是( )

A．接到了直流电源上B．电源电压不稳定

C．电源频率不稳定D．打点针压得过紧

二、非选择题

6．如图所示是某同学在做“用打点计时器测速度”实验中获得的一条纸带．

(1)已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．

(2)A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点的间距s＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．

7．如图所示纸带是某同学练习使用打点计时器得到的，纸带的右端后通过打点计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的运动情况是______，若所用电源频率为50 Hz，A、B间距离为265 mm.从打下A点到打下B点，共13个点迹，历时______ s，位移为______ m，这段时间内纸带运动的平均速度为______ m/s.

8．在研究物体由静止开始做直线运动的某次实验中，纸带的记录如图所示，图中前几个点模糊，因此从A点开始每5个点取一个计数点，试根据纸带求解以下问题：

(1)相邻计数点间的时间间隔是多少

(2)BD段对应的平均速度是多大

(3)打C点时瞬时速度是多大

9．用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝ s，通过第二个光电门的时间Δt2＝ s，已知

遮光板的宽度为 cm，分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小．10.打点计时器电源频率为50Hz，打下的纸带如图，在纸带上按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共七个计数点，相邻的两点间均有四个点未画出，相邻计数点间的距离分别是S1=、S2=、 S3=、 S4= 、S5= 、S6 =，打下计数点“5”时