人教版必修1 实验：用打点计时器测速度 第1课时 学案.doc

1.4 实验：用打点计时器测速度【实验目的】1.了解两种计时器的结构和工作原理,并学会安装和使用。2.理解根据纸带测量速度的原理并会测量物体的速度。3.理解速度时间图像的意义,掌握描点法画图像的方法,并会画出该实验中的速度时间图像。【实验原理】1.两种打点计时器的比较：电磁打点计时器 电火花计时器 结构示意图 打点原理 电磁作用下振针周期性上下振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘放电产生电火花打点 电压 6v以下交流电源 220v交流电源 周期 0.02s 0.02s 阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦,纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦 2.测平均速度、瞬时速度的原理：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,用刻度尺测出两个计数点间的位移x,打两个点的时间可用t=(n-1)0.02s求得,则平均速度 ,当t很短时,可以认为为t时刻的瞬时速度。3.v -t图像及其画法：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关系的图像。【实验器材】电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220v交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。【实验过程】一、实验步骤1.了解打点计时器的结构,然后把它固定在桌子上。2.把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6v的低压交流电源的接线柱相连接,让纸带穿过两个限位孔,压在复写纸的下面。3.接通电源,用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源。4.取下纸带,从能看得清的某个点数起,数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点,则用t=0.02(n-1)s计算出纸带的运动时间t。5.用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离x,利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表中。记录项实验次数 点数n 点划分出的间隔数n-1 运动时间t/s 位移x/m 平均速度/(ms-1) 1 2 二、数据处理1.用打点计时器测量瞬时速度：(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。(2)从能够看清的某个点开始,每隔四个点取一个计数点,每两个计数点间的时间间隔t=50.02s=0.1s。在纸带上用o、a、b、c、d标出这些“计数点”,如图所示。用刻度尺依次测出oa、ob、oc、od的距离是s1、s2、s3、s4,再利用x1=s1、x2=s2-s1、x3=s3-s2确定出oa、ab、bc、cd之间的距离x1、x2、x3、x4 (3)a、b、c、d各点的瞬时速度分别为2.用v-t图像描述物体的速度：(1)v-t图像的画法：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图像。(2)v-t图像的意义：v-t图像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)图像法是处理实验数据的常用方法。运用图像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。【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。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。【注意事项】1.如果在纸带上数出了n个点,那么,它们的间隔数是(n-1)个,它们的时间间隔为(n-1)0.02s。2.使用打点计时器打点时,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.为了减小实验误差,计数点要每隔t=0.1s选一个,即每隔四个点取一个计数点,而计算计数点的瞬时速度时,x、t应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间,即v= 6.打点计时器不能连续工作