高中物理 1.4 实验：用打点计时器测速度课件 新人教版必修1 (2).ppt

4实验 用打点计时器测速度 一 二 三 四 一 实验目的1 了解两种打点计时器的结构和工作原理 2 会安装并使用打点计时器 3 理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度 4 明确速度 时间图象的意义 掌握描点法画图象的方法 并画出该实验中的速度 时间图象 一 二 三 四 二 实验器材电磁打点计时器 或电火花计时器 及纸带 刻度尺 电源 导线等 一 二 三 四 三 实验原理1 两种打点计时器的原理构造 如图 一 二 三 四 电火花计时器工作时 由于纸带受到的阻力较小 所以比电磁打点计时器实验误差小 打在纸带上的点 记录了纸带运动的时间 如果把纸带跟物体连在一起 纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置 一 二 三 四 3 粗略计算瞬时速度如图所示 d的瞬时速度可以粗略地由包含d点在内的两点间的平均速度来表示 即可以用b f 或c e 两点间的平均速度来代替d点的瞬时速度 一 二 三 四 4 v t图象与其画法为了更直观地反映物体的运动情况 我们可以用v t图象来表示速度随时间的变化规律 以速度v为纵轴 时间t为横轴建立直角坐标系 根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值 在坐标系中描点 最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图线 一 二 四 三 四 实验步骤1 练习使用打点计时器 1 把打点计时器固定在桌子上 了解它的结构 2 按照说明把纸带装好 3 接通电源 用手水平地拖动纸带 纸带上就打出一行小点 随后立即关闭电源 一 二 四 三 2 用打点计时器测量瞬时速度 1 取下纸带 从能够看清的某个点开始 往后数出若干点 将数出的点数n及这些点划分出来的间隔数填入表中 并据此计算出纸带从第一个点到第n个点的运动时间t 将结果填入表中 2 用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离 x 并填入表中 3 根据纸带从第一个点到第n个点的运动时间t和第一个点到第n个点的距离 x 计算出纸带在时间t内运动的平均速度v 并填入表中 一 二 三 一 实验注意事项1 正确安装复写纸 调节复写纸位置 使纸带从复写纸圆片下穿过 2 将计时器接入50hz交流电源 电磁打点计时器应从交流4v开始 观察振片振动情况 若振幅较小 再升高电压至6v 3 接通电源 计时器工作 待1 2s后再拖动纸带打出点迹 观察点迹是否清晰 打完点后 立即关闭电源 打点计时器是按间歇工作设计的 避免线圈过热而损坏 一 二 三 4 在纸带上打不出点或点迹颜色过淡的情况下 纠正的方法有三种 电源电压较低 可适当调高 调整复写纸位置或更换复写纸 调整打点计时器的振针高度 5 画v t图象时 横轴与纵轴单位长度的确定要根据实验数据的最大值 最小值合理选取 使描绘的图象能充满坐标平面的大部分空间 6 画v t图象时 不可以用折线将坐标系中所描绘的点进行连接 而应用一条平滑曲线来 拟合 坐标系中所描出的点 这样 曲线反映的规律才更接近真实情况 一 二 三 二 误差分析1 利用平均速度来代替计数点的瞬时速度带来系统误差 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 为减小此误差 应一次性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 一 二 三 一 二 三 2 用v t图象描述物体的速度 1 v t图象的画法 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 v t图象非常直观地表示速度随时间变化的情况 它不是物体运动的轨迹 3 图象法是处理实验数据的常用方法 运用图象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 类型一 类型二 类型三 例题1 一同学在使用电磁打点计时器时 纸带上的点不是圆点而是一些短线 产生这一现象的原因可能是 a 接在直流电源上b 电源电压不稳c 电源频率不稳d 打点针压得过紧解析 接在直流电源上的打点计时器不会工作 选项a错误 打点与电压是否稳定无关 点痕轻重与电压有关 选项b错误 频率不同打的点仍为圆点 选项c错误 打点针压得过紧 针和纸带接触时间长 打出一些短线 选项d正确 答案 d题后反思明确电磁打点计时器的原理是关键 类型一 类型二 类型三 例题2 某次实验时打出的纸带如图所示 打点计时器每隔0 02s打一个点 图中o点为第一个点 a b c d为每两点选定一个计数点 根据图中标出的数据 问 打a d点时间间隔内纸带的平均速度有多大 打b点时刻纸带的瞬时速度有多大 你能算出打od点时间间隔内纸带的平均速度吗 点拨 根据平均速度和瞬时速度的定义式求解 注意计数点与计时点之间的区别 计时点是打点计时器实际打出的点 而计数点则是测量时从计时点中按一定的标准选出的点 类型一 类型二 类型三 解析 ad段的平均速度当时间间隔很短时 可以用平均速度代替瞬时速度 故b点的瞬时速度无法算出od段的平均速度 因为不知道od间有多少个点 因而不知道od段的时间间隔 答案 231 25cm s212 50cm s不能算出od段的平均速度 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 例题3 一条利用打点计时器打出的纸带如图所示 0 1 2 3 4 5 6是七个计数点 每相邻两个计数点之间还有四个点未画出 各计数点到0的距离如图所示 求出打计数点1 2 3 4 5时对应的纸带的瞬时速度并画出速度 时间图象 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 解析 1点是0 2间的中间时刻 求出0 2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度 同理2 3 4 5点的瞬时速度也可求出 0和6两个点的瞬时速度不便求出 然后画出速度 时间图象 注意相邻计数点间的时间间隔t 0 1s 即v1 0 195m s v2 0 40m s v3 0 61m s v4 0 69m s v5 0 70m s 以o点为坐标原点 横坐标表示时间 纵坐标表示速度 建立直角坐标系 根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点 然后用平滑的曲线连接各点得到速度 时间图象如图所示 答案 0 195m s0 40m s0 61m s0 69m s