第4节实验：用打点计时器测速度 - 大庆家教.doc

/第4节实验：用打点计时器测速度误差：测量值跟真实值之间的差异。可以减小误差，但不能消灭误差偶然误差：由偶然因素造成的误差。特点：多次重复同一测量，结果可能偏小也可能偏大。减小方法，多次测量取平均值系统误差：由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成。测量结果一直偏大或偏小。绝对误差：测量值真实值。事实上真实值是无法知道的，这里的真实值可以看做多次测量的平均值。相对误差：。在测量工具不改变的情况下，减小相对误差的一个方法就是将真实值变大。有效数字：带有一位不可靠数字的近似数。数学上，从左边第一个不是0的算起。末尾的0不可以随便增减，因为最后一位代表是估读的。大数要写成科学计数法，如1.45*106，有3个有效数字。电磁打点计时器：交流46V，频率50Hz（与电源一致），两点间隔0.02s电火花计时器：交流220V，频率50Hz（与电源一致），两点间隔0.02s区别在于电火花计时器的阻力要小些。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vt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50 Hz的交流电时，都是每隔0.02 s打一次点2当纸带跟运动物体连在一起时，线段上各点之间的间隔就表示出运动物体的位移，间隔数*0.02即为运动时间，根据平均速度的定义式v，即可计算速度。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220 V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(n1)由此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间为0.02(n1) 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x，由于t很小，求出t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电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6 V以下交流电源；电火花计时器使用220 V交流电源2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3手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集4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5. 注意估读五、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根据v，求出任意两点间的平均速度，这里x可以用直尺测量出两点间的距离，t为两点间的时间间隔数与0.02 s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142所示，vEDG或vEDF.图142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vt图象分析物体的运动1vt图象的意义vt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V-t图像只能描述直线运动，因为v只有正负两个方向。2匀速直线运动的vt图象(1)匀速直线运动的vt图象是与时间轴平行的直线，如图144所示，直线a、b分别表示va4 m/s，vb8 m/s.145(2)从匀速直线运动的vt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xvt，在vt图象中就对应着边长分别为v和t的一个矩形面积，如图145中画斜线的部分3.加速运动为向上倾斜的直线，减速运动为向下倾斜的直线tOVtOV典例精析：考点1 用打点计时器测速度例：关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是()A点迹均匀，说明纸带做匀速运动B点迹变稀，说明纸带做加速运动C点迹变密，说明纸带做加速运动D相邻两点间的时间间隔相等例：一同学利用打点计时器打出的纸带分析小车的运动速度时，从几条纸带中选出了一条不很完整的纸带，如图141所示纸带上有六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点没有画出，所用交流电的频率为50 Hz，相邻计数点之间的距离已标在图中，单位是厘米图141(1)计算06点之间的平均速度；(2)打点计时器打第4个点时小车的瞬时速度接近多少？例*：若电源频率低于50 Hz时，如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实值是偏大还是偏小？考点2 其他测速方法例：用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度如图147所示，滑块在牵引力的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条通过第一个光电门的时间为t10.29 s，通过第二个光电门的时间为t20.11 s，已知遮光条的宽度为3.0 cm，试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小图147例*：如图所示，图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差测出被测物体的速度。图B中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，N1、N2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2 之间的时间间隔为1s ，超声波在空气中传播的速度是340m/s。若汽车是匀速行驶的，则根据图B可知，汽车在接收到N1、N2两个信号的时间内前进的距离是（）m，汽车的速度是（）m/s考点3 v-t图线例：如图149所示为某物体的vt图象，试说明该物体的运动情况图149例：在下列四个图象中，表示匀速直线运动的是()例：某物体的运动规律如图144所示，下列说法中正确的是()图144A物体在第1 s末运动方向发生变化B第2 s内、第3 s内的速度方向是相同的C物体在第2 s内返回出发点，向反方向运动D在这7 s内物体的位置始终不会为负值例*：在图146所示的vt图中，A、B两质点同时从同一点在一条直线上开始运动，运动规律用A、B两图线表示，下述叙述正确的是()图146At1 s时，B质点运动方向发生