1-4_实验：用打点计时器测速度.ppt

1、1-4实验：用打点计时器测速度,第一章 运动的描述,一、实验目的 1.学会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运动情况.,二、实验原理 用手拖动纸带运动时,另外一个人在固定位置每隔1秒在纸带上打一个点.这样就在纸带上打出了一系列的点.纸带每两个相邻的点之间的时间间隔为1秒,这样手运动时在每一小段位移上的平均速度就可以测得,只要时间间隔取得足够小,手的运动就完全可以比较精确的掌握.实际上我们是用打点计时器来完成打点任务的.,三、打点计时器的原理和使用,（1）构造： （2）电源参数： 工作电压：交流4V-6V 频率：50Hz，每隔0.02s打一次点。,（3）工作原理

2、 通入线圈电流周期性变化，使振片周期性振动，打点的时间间隔，与交流电的周期相同。,1、电磁打点计时器,(4)使用： 用限位孔限定纸带,复写纸压在纸带的上面.通电,振片带动振针打点.若纸带运动,其上就会留下一行小点. 如由物体带动纸带运动,物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离,运动时间可由该距离上点痕的数目计算.,2、电火花打点计时器,（1）构造：电火花计时器在纸带上打点的不是振针和复写纸,而是电火花和墨粉.,负脉冲输出插座(黑色) 正脉冲输出插座(红色) 脉冲输出开关; 墨粉纸盘;纸带; 弹性卡;纸盘轴; 压纸条;电源插头.,（2）电源参数： 工作电压：交流电220V 频率：50Hz，每隔0

3、.02s打一次点。,（3）原理： 用墨粉和电火花打点。纸带在墨粉盘下面，当按下脉冲输出开关时会产生高温电火花，高温电火花可以使墨粉汽化在纸带上 。,(4)使用 使用时,墨粉纸盘套在纸盘轴上,把纸带穿过限位孔.当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上就打出一行点迹.,电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力较小,此电磁打点计时器实验误差小.打在纸带上的点记录了纸带的运动时间和运动情况,如果把物体跟纸带连在一起,纸带上的点就相应地表示了物体运动的相关信息.从而研究物体的运动情况.,四、打点计时器的作用 1、记录时间 (电源频率

4、50Hz，每隔 秒打一个点) 2、记录位移 3、研究纸带 研究物体运动,0.02,4、根据纸带分析物体运动情况并能计算平均速度. (1)在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02 s(电源频率为50 Hz),所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小. (2)根据v=x/t求出在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.,（3）计算变速直线运动中某段的平均速度,0 A B C D E,X1,5.粗略计算瞬时速度 某点F的瞬时速度可以粗略地由包含F点在内的两点间的平均速度来表示. 如下图所示,vF E

5、G或vF DH.,头脑风暴,如何测出E点的瞬时速度？,原则：准确性 可行性,用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点，计算出的瞬时速度就越精确.,测瞬时速度,基本思路：一段时间内的平均速度近似表示某一时刻的瞬时速度。,以上两式表示一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。,O A B C D,2.50,5.49,8.99,13.01,0.458,0.541,0.627,单位 cm,如图是研究匀变速直线运动实验中打点计时器打出的纸带，每5个打点选一个计数点，各计数点对应在刻度尺上的示数已在图中示出，单位是cm，交流电源50Hz。计数点间隔时间为T=

6、 ，Vc= ，,0.10 s,0.20 m/s,V,0.370 0.4730.5700.6740.7830.8830.9801.00,0,1 2 3 4 5 6 7,t/10 -1s,v/(ms-1),五、实验步骤： 1.把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,并压在纸带上面. 2.把打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上. 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,纸带上打下一系列点.,4.取下纸带,从能看清的某个点数起,数一下纸带上有多少个点;打下这些点,纸带的运动时间t是多少;用直尺量出打下这些点纸带通过的距离x是多少;利用公式 算出纸带

7、在这段时间内的平均速度. 5.得出每段的平均速度,在要求不是很精确的情况下,此值就可以认为是该段上任一点的瞬时速度.,6.在纸带上找出连续的6个点,分别标上记号A、B、C、D、E、F,如图所示,用直尺量出相邻的两个点间的距离,记作x1,x2,x3,x4,x5,把数据填入下表,根据这些数据判断纸带的这段运动是匀速运动,还是变速运动并说明理由.,六、实验操作注意事项 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.实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要进行调整或更换器材. 3.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

8、. 4.手拉纸带时,速度应快一些,以防点迹太密集.,七、利用v-t图象分析实验数据 1.v-t图象： 在平面直角坐标系中,用纵轴表示速度,横轴表示时间,图象中任一点表示某时刻的速度,得到速度时间图象(v-t图象)简称速度图象. 2.v-t图象的意义 v-t图象反映的是运动物体,速度随时间的变化关系,它并不是物体的运动轨迹.,3.匀速直线运动的v-t图象 (1)匀速直线运动的v-t图象是与时间轴平行的直线如右图所示. (2)速度不同的匀速直 线运动的v-t图象,是 不同的平行时间t轴的 直线,它们在纵轴的截 距表示速度,截距越大, 速度越大,如图中vavb.,(3)匀速直线运动的图线与时间轴所围

9、的面积表示该段时间内物体的位移,如图中阴影部分面积S=va.t, va.t恰好是物体在t时间内的位移,即S=x=va.t.,4、用v-t图象描述纸带的运动： 以速度v为纵轴,时间t为横轴,建立直角坐标系,用各点迹上对应的时间和瞬时速度描点,用一条平滑的曲线将这些点连结起来,即可用v-t图象分析速度随时间变化的规律.,八、用图像表示速度,1、图像特点：直观 2、常用作图法 （1）描点作图 （2）据函数关系式作图 3、作图步骤 （1）建立坐标系 （2）描点 （3）作图,少了什么？,头脑风暴,是折线，还是曲线？,？,4、速度时间图像（V-t）,手是如何运动的？,课堂练习,1、对纸带上的电迹说法正确的是？ A、点迹记录了物体运动的时间。 B、点迹在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况。 C、点迹在纸带上