第4节实验用打点计时器测速度

1、物理物理第第4 4节实验节实验: :用打点计时器测速度用打点计时器测速度物理物理 实验基础实验基础 实验探究实验探究 典例研习典例研习物理物理实验基础实验基础物理物理 实验探究实验探究一、数据处理一、数据处理2.v-t2.v-t图像的画法图像的画法根据测量的数据在坐标系中描点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然后用平滑的曲线把这些点连接起来. .物理物理二、误差分析二、误差分析三、注意事项三、注意事项1.1.使用计时器打点时使用计时器打点时, ,应先接通电源应先接通电源, ,待打点计时器打点稳定后待打点计时器打点稳定后, ,再拉动纸带再拉动纸带. .2.2.手拉

2、纸带时速度应适当快一些手拉纸带时速度应适当快一些, ,以防点迹太密集以防点迹太密集. .3.3.使用电火花计时器时使用电火花计时器时, ,应注意把纸带正确穿好应注意把纸带正确穿好, ,墨粉纸盘位于纸带上方墨粉纸盘位于纸带上方, ,使使用电磁打点计时器时用电磁打点计时器时, ,应让纸带穿过限位孔应让纸带穿过限位孔, ,压在复写纸下面压在复写纸下面. .4.4.使用电磁打点计时器时使用电磁打点计时器时, ,如打出点较轻或是短线如打出点较轻或是短线, ,应调整振针距复写纸的应调整振针距复写纸的高度高度. .5.5.对纸带进行测量时对纸带进行测量时, ,不要分段测量各段位移不要分段测量各段位移, ,要

3、用长尺一次测量完毕要用长尺一次测量完毕( (可先可先统一测量出各个测量点到起始测量点统一测量出各个测量点到起始测量点O O之间的距离之间的距离).).产生原因产生原因减小方法减小方法系统系统误差误差利用平均速度来代替利用平均速度来代替瞬时速度瞬时速度用以计数点为中心的较小的用以计数点为中心的较小的xx来求平均速度来求平均速度物理物理( (教师参考教师参考) )其他方案其他方案新方案一利用频闪照相分析计算物体的速度新方案一利用频闪照相分析计算物体的速度原理原理: :频闪照相法每间隔一定时间曝光一次频闪照相法每间隔一定时间曝光一次, ,从而形成间隔相同时间的影从而形成间隔相同时间的影像的方法像的方

4、法. .器材器材: :频闪灯、照相机、小球、斜面等频闪灯、照相机、小球、斜面等. .方法方法: :在频闪照相中会用到频闪灯在频闪照相中会用到频闪灯, ,它每隔相等时间闪光一次它每隔相等时间闪光一次, ,例如每隔例如每隔0.1 s0.1 s闪光一次闪光一次, ,即每秒闪光即每秒闪光1010次次. .当物体运动时当物体运动时, ,利用频闪灯照利用频闪灯照明明, ,照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置. .通过这种方法通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片拍摄的照片称为频闪照片. .如图所示如图所示. .物理物理点评点评: :与打点计时器记录的信息

5、相比与打点计时器记录的信息相比, ,频闪灯的闪光频率相当于打点计频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率时器交流电源的频率, ,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹器打出的点迹. .因此因此, ,运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息息, ,又记录了物体运动的位移信息又记录了物体运动的位移信息. .至于求平均速度和瞬时速度至于求平均速度和瞬时速度, ,两者两者都是一样的都是一样的. .新方案二借助数字计时器和气垫导轨测速度新方案二借助数字计时器和气垫导轨测速度见教材见教材P P2424

6、科学漫步科学漫步点评点评: :这样测得的速度也不是瞬时速度这样测得的速度也不是瞬时速度, ,应是遮光条在遮光这段时间内应是遮光条在遮光这段时间内滑块的平均速度滑块的平均速度. .物理物理 典例研习典例研习类型一类型一实验原理和实验操作实验原理和实验操作【例例1 1】 (2015 (2015扬州高一检测扬州高一检测) )用打点计时器可测纸带运动的时间和位移用打点计时器可测纸带运动的时间和位移. .下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤, ,按照你对实验的理解按照你对实验的理解, ,在各在各步骤空白处填上适当的内容步骤空白处填上适当的内容, ,然后按实际操

7、作的合理顺序然后按实际操作的合理顺序, ,将各步骤的字母将各步骤的字母代号按顺序写在空白处代号按顺序写在空白处. .A.A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线, ,导线的另一端分别接在导线的另一端分别接在低压低压( (选填选填“交流交流”或或“直流直流”) )电源的两个接线柱上电源的两个接线柱上.B.B.把电磁打点计时器固定在桌子上把电磁打点计时器固定在桌子上, ,让纸带穿过让纸带穿过, ,并压在并压在下面下面.C.C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x.x.D.D.切断电源切断电源, ,取下

8、纸带取下纸带, ,如果共有如果共有n n个清晰的点个清晰的点, ,则这段纸带记录的时间则这段纸带记录的时间t=t=.物理物理解析解析: :A A项中电磁打点计时器应使用低压交流电源项中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B;B项中应将纸带项中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔穿过电磁打点计时器的限位孔, ,并放于复写纸的下方并放于复写纸的下方;D;D项中纸带上项中纸带上记录的时间记录的时间t=(n-1)t=(n-1)0.02 s.0.02 s.合理的实验步骤为合理的实验步骤为BAEDCF.BAEDCF.答案答案: :交流限位孔复写纸交流限位孔复写纸(n-1)(n-1)0.02 s0.02 sBA

9、EDCFBAEDCF物理物理规律方法规律方法 使用打点计时器时注意事项使用打点计时器时注意事项(1)(1)牢记两种打点计时器的工作电压牢记两种打点计时器的工作电压. .(2)(2)纸带应从复写纸下面穿过纸带应从复写纸下面穿过. .(3)(3)先打开电源开关先打开电源开关, ,让计时器打点让计时器打点, ,再让纸带运动再让纸带运动, ,以后的实以后的实验中也是这样验中也是这样. .物理物理类型二类型二应用纸带计算平均速度和瞬时速度应用纸带计算平均速度和瞬时速度【例例2 2】 如图为某次实验时打出的纸带如图为某次实验时打出的纸带, ,打点计时器每隔打点计时器每隔0.02 s0.02 s打一个点打一

10、个点, ,图中图中O O点点为第一个点为第一个点,A,A、B B、C C、D D为每隔两个间隔选定的计数点为每隔两个间隔选定的计数点. .根据图中标出的数据根据图中标出的数据, ,打打A A、D D点时间内纸带的平均速度点时间内纸带的平均速度有多大有多大? ?打打B B点时纸带的瞬时速度有多大点时纸带的瞬时速度有多大? ?计算的依据是计算的依据是什么什么? ?你能算出打你能算出打O O、D D点时间内纸带的平均速度吗点时间内纸带的平均速度吗? ?为什么为什么? ?答案答案: :见解析见解析物理物理物理物理类型三类型三 利用利用v-tv-t图像分析运动规律图像分析运动规律【例例3 3】 如图所示

11、是在如图所示是在“用打点计时器测速度用打点计时器测速度”的实验中得到的一条纸的实验中得到的一条纸带的一部分带的一部分, ,从从0 0点开始依照打点的先后依次标为点开始依照打点的先后依次标为0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6,6,现在量得现在量得0 0、1 1间的距离间的距离x x1 1=5.18 cm,1=5.18 cm,1、2 2间的距离间的距离x x2 2=4.40 cm,2=4.40 cm,2、3 3间的距间的距离离x x3 3=3.62 cm,3=3.62 cm,3、4 4间的距离间的距离x x4 4=2.78 cm,4=2.78 cm,4、5 5间的距离间的距离x x

12、5 5=2.00 cm,5=2.00 cm,5、6 6间的距离间的距离x x6 6=1.22 cm(f=50 Hz).=1.22 cm(f=50 Hz).(1)(1)根据上面的记录根据上面的记录, ,计算打点计时器在打计算打点计时器在打1 1、2 2、3 3、4 4、5 5点时的速度并填在点时的速度并填在下表中下表中: :位置位置1 12 23 34 45 5v/(msv/(ms-1-1) )物理物理(2)(2)根据根据(1)(1)中表格中表格, ,在图中画出小车的速度在图中画出小车的速度时间图像时间图像, ,并说明小车速并说明小车速度变化特点度变化特点. .思路点拨思路点拨: :求某点的速度时求某点的速度时, ,用与该点前、后相邻的两用与该点前、后相邻的两点间的平均速度代替点间的平均速度代替. .物理物理答案答案: :见解析见解析物理物理规律方法规律方法 作图像的规范要求作图像的规范要求(1)(1)明确坐标轴的意义并选取合理标度明确坐标轴的意义并选取合理标度, ,既要把数据标注在图像既要把数据标注在图像上