1.4：實驗：用打點計時器測速度-打點計時器的構造與原理

1-4練習使用打點計時器授課者：鄧晶實驗：用打點計時器測打點計時器速度的構造與原理授課人：馬烈實驗目的：1.熟悉打點計時器，了解打點計時器的構造和工作原理。2.練習使用打點計時器測量速度。3.熟悉位移圖像，速度圖像，能分析出圖像包涵的物理信息。實驗原理打點計時器的分類：電磁式打點計時器電火花式打點計時器實驗原理電磁式打點計時器的構造同學們應該熟記各部分名稱，填空題經?？?！實驗原理電磁式打點計時器的工作原理

電磁式打點計時器使用低壓交流學生電源，工作電壓為4~6v。低壓交流電通過線圈后，線圈會產生變化的磁場，通過永磁體的磁力作用，使金屬振片往復振動。最終振針會在復寫紙的幫助下，在紙袋上留下許多個點。振片振動的頻率與交流電頻率相同，即50Hz。所以打點計時器所打的點中，任意相鄰兩點的時間間隔為0.02s，任意兩點間的間距代表這段時間內小車的位移。實驗原理電火花式打點計時器的構造

電火花打點計時器使用220v交流電源。在每個交流電周期內，正負電極放電一次，將墨粉盤上的碳粉蒸發(fā)到紙帶上，即為一個點。交流電頻率為50Hz。同樣打點計時器所打的點中，任意相鄰兩點的時間間隔為0.02s，任意兩點間的間距代表這段時間內小車的位移。實驗原理電火花式打點計時器的工作原理兩種打點計時器的比較

電火花式打點計時器比電磁式打點計時器優(yōu)越處在于：

1.電火花式打點計時器阻力小，更準確

2.電火花式打點計時器打出的點，點跡清晰，成圓點狀，更容易辨認。兩種計時器的比較類型比較電磁打點計時器電火花計時器所用電源10V以下低壓交流220V交流打點方式振針打點電火花打點時間間隔每隔0.02s打一次點每隔0.02s打一次點實驗誤差振針和紙帶接觸會影響紙帶運動，誤差較大火花放電不會影響紙帶運動，誤差較小數(shù)據(jù)處理.........·A··X

用刻度尺量出長度A點左右附近兩點間距離X任意相鄰兩點間時間間隔為0.02s打過點的紙帶，如下圖．根據(jù)量出A、E間的距離Δx，和時間間隔Δt算出A、E間的平均速度

.用這個速度可以近似地表示紙帶經過B點時的

，如果Δt再小一些(如A、C之間或A、B之間)用平均速度代表B點的瞬時速度會

．瞬時速度更準確打過點的紙帶，如下圖．

Δx可以用尺子測量

從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n－1個，則紙帶的運動時間Δt＝(n－1)×0.02s.把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O，以后的點分別標上A、B、C、D…作為“計數(shù)點”，如圖所示，依次測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3….把數(shù)據(jù)填入下表，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷紙帶是否做勻速運動.利用v－t圖象分析物體的運動位置ABCDEF時間t/(s)(xn＋xn＋1)/(m)v/(m/s)Ⅰ.v－t圖象用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標系．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標系中描點，然后用平滑的曲線把這些點連接起來，即得到v－t圖象.Ⅱ.v－t圖象的意義v－t圖象非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運動的軌跡．Ⅲ.勻速直線運動的v－t圖象①勻速直線運動的v－t圖象是與時間軸平行的直線，如圖所示，直線a、b分別表示va＝4m/s，vb＝8m/s.②從勻速直線運動的v－t圖象中不僅可以看出速度的大小，并且可以求出位移，根據(jù)位移公式x＝vt，在v－t圖象中就對應著邊長分別為v和t的一個矩形面積，如圖中畫斜線的部分．特別提醒：(1)電源電壓要符合要求，電磁打點計時器應使用10V以下交流電源；電火花計時器使用220V交流電源．(2)實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要進行調節(jié)或更換器材．(3)使用打點計時器應先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定時再用手拉紙帶．(4)手拉紙帶時，速度應快一些，以防點跡太密集．電火花計時器工作時使用______電流，工作電壓為______V，工作時的基本步驟是：①當紙帶穿過電火花計時器后，應及時關閉電火花計時器；②將電源線插入220V交流電源插座；③把紙帶從墨粉紙盤下面穿過；④接通開關，聽到放電聲，立即讓運動物體拖動紙帶運動．上述步驟正確的順序是____________．交流220③②④①如下圖所示是拖動紙帶時打點計時器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E為我們的紙帶上所選的記數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1S，試求打點計時器打下B、C、D各點時的瞬時速度．解析：同樣根據(jù)用某段時間內的平均速度可以“粗略”代表某點的瞬時速度的思想，計算打點計時器打下B、C、D各點時的瞬時速度．答案：vB＝0.26m/s；vC＝0.30m/s；vD＝0.34m/s點評：通過以上問題的解答過程可以看出，在研究物理問題的過程中，物理思想和物理方法是十分重要的，在物理學的發(fā)展過程中，積累了許多很重要的研究問題的方法，即用某段時間內的平均速度“粗略”表示某點的瞬時速度就是其中的方法之一．說明：下一章我們學習到該物體做的是勻變速直線運動，B點瞬時速度就等于A到C這段時間的平均速度，并不像有些問題中只是一種近似．

如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某次實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量情況如圖所示，紙帶在A、C間的平均速度為________m/s，在A、D間的平均速度為________m/s，B點的瞬時速度更接近于________m/s.0.35

0.42

0.35如下圖甲所示，表示一質點在6s內的x～t圖象，試據(jù)此分析質點的運動情況并畫出它