18194　實驗用打點計時器測速度

1、4實驗：用打點計時器測速度學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解兩種打點計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并學(xué)會安裝和使用.2.掌握測瞬時速度的方法，會用打出的紙帶求瞬時速度.3.會用圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律知識探究一、實驗原理和方法1打點計時器的原理及使用電火花計時器電磁打點計時器結(jié)構(gòu)圖示工作電壓220 V交流電源6 V以下交流電源打點方式周期性產(chǎn)生電火花振針周期性上下振動打點周期0.02 s0.02 s記錄信息位置、時刻或位移、時間2.根據(jù)紙帶計算平均速度：根據(jù)v可求出任意兩點間的平均速度，x是紙帶上兩點間的距離，利用刻度尺測量，t是這兩點間的時間間隔3粗略計算瞬時速度：紙帶上某點的瞬時速度可以粗略地由包含該點在內(nèi)的

2、相距較近的兩點間的平均速度來表示二、實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、學(xué)生電源(電火花計時器使用220 V交流電源)、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙三、實驗步驟1了解打點計時器的結(jié)構(gòu)，然后把它固定在桌子上2把電磁打點計時器的兩個接線柱用導(dǎo)線與6 V的低壓交流電源的接線柱相連接，讓紙帶穿過兩個限位孔，壓在復(fù)寫紙的下面3接通電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關(guān)閉電源4取下紙帶，從能看得清的某個點數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個點如果共有n個點，則用t0.02(n1)s計算出紙帶的運動時間t.5用刻度尺測量一下打下這些點紙帶通過的距離x，利用公式計算紙帶在這段時間內(nèi)的平

3、均速度把測量和計算的結(jié)果填入表中實驗次數(shù)點數(shù)n點劃分出的間隔數(shù)n1運動時間t/s位移x/m平均速度/ms112四、數(shù)據(jù)處理1用打點計時器測量瞬時速度(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶(2)從能夠看清的某個點開始，每隔四個點取一個計數(shù)點，每兩個計數(shù)點間的時間間隔T0.1 s在紙帶上用O、A、B、C、D、標(biāo)出這些“計數(shù)點”，如圖141所示圖141依次測出OA、AB、BC、CD、之間的距離x1、x2、x3、x4、.(3)A、B、C、D各點的瞬時速度分別為：vA、vB、vC、vD、.2用圖象表示速度 用橫軸表示時間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，然后用平滑的曲線把這些

4、點連接起來，即得到如圖142所示的vt圖象. 圖142五、誤差分析1利用平均速度來代替計數(shù)點的瞬時速度會帶來系統(tǒng)誤差為減小誤差，應(yīng)取以計數(shù)點為中心的較小位移x來求平均速度2分段測量計數(shù)點間的位移x會帶來誤差減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計數(shù)點到起始計數(shù)點O的距離，再分別計算出各計數(shù)點間的距離3作圖時，描點、連線存在偶然誤差為減小誤差，應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位，利用坐標(biāo)紙作圖六、注意事項1如果在紙帶上數(shù)出了n個點，那么，它們的間隔數(shù)是(n1)個，它們的時間間隔為(n1)0.02_s.2使用打點計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶3手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防

5、點跡太密集4使用電火花計時器時，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方，使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面5為了減小實驗誤差，計數(shù)點要每隔T0.1 s選一個，即每隔四個點取一個計數(shù)點，而計算計數(shù)點的瞬時速度時，x、t應(yīng)取此計數(shù)點前、后兩個點之間的位移和時間，即v.6打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源7對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始點O之間的距離)讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位8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(diào)節(jié)或更換器材典例剖析用打點計時器可測紙帶運動的時間和位移下面

6、是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋嶢在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓_(選填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上B把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過_，并壓在_下面C用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離x.D切斷電源，取下紙帶，如果共有n個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間t_.E打開電源開關(guān)，再用手水平地拉動紙帶，紙帶上打下一系列小點F利用公式v計算紙帶運動的平均速度實驗步驟的合理順序是_【解析】A項中電磁打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源

7、；B項中應(yīng)將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔，并放于復(fù)寫紙的下方；D項中紙帶上記錄的時間t(n1)0.02 s合理的實驗步驟為BAEDCF.【答案】交流限位孔復(fù)寫紙(n1)0.02sBAEDCF某同學(xué)在“用打點計時器測速度”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點相鄰計數(shù)點間的距離如圖143所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為0.10 s(本題計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)圖143(1)在實驗中，使用打點計時器時應(yīng)先_再_(選填“釋放紙帶”或“接通電源”)(2)每兩個計數(shù)點間還有_個點沒有標(biāo)出(3)試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距

8、離，每隔0.10 s測一次速度，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表vBvCvDvEvF數(shù)值(ms1)0.6400.721(4)將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在圖144直角坐標(biāo)系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線. 【導(dǎo)學(xué)號：84082020】圖144【解析】(1)在實驗中，使用打點計時器時應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶(2)每兩個計數(shù)點間還有n114個點沒有標(biāo)出(3)vB m/s0.400 m/s；vC m/s0.479 m/s；vDm/s0.560 m/s.(4)圖線如圖所示：【答案】(1)接通電源釋放紙帶(2)4(3)0.4000.4790.5

9、60(4)見解析圖圖象法處理數(shù)據(jù)“三注意”(1)建立坐標(biāo)系時，坐標(biāo)原點、坐標(biāo)軸表示的物理量及單位都要標(biāo)注清楚(2)畫速度時間圖象時，要用平滑的曲線將各個點連接起來，不能畫折線(3)標(biāo)度的選取要適當(dāng)，盡量讓圖象占據(jù)坐標(biāo)系的大部分空間當(dāng) 堂 達 標(biāo)固 雙 基1關(guān)于打點計時器的使用，說法正確的是()A電磁打點計時器使用的是6 V以下的直流電源B在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通打點計時器的電源C使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小D紙帶上打的點越密，說明物體運動得越快C電磁打點計時器使用的是6 V以下的交流電源，故A錯誤；實驗過程中應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，否則紙帶上留下的點太少，不利于數(shù)據(jù)

10、的處理，故B錯誤；交流電源的頻率越高，打點的時間間隔就越小，故C正確；紙帶上打的點越密，說明相等的時間內(nèi)物體運動的位移越小，說明物體運動得越慢，故D錯誤2(多選)在“練習(xí)使用打點計時器”的實驗中，下列操作正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：84082021】A打點前，小車應(yīng)靠近打點計時器處，要先接通電源，待計時器開始打點穩(wěn)定后再釋放小車B舍去紙帶上開頭比較密集的點，然后選取計數(shù)點C打點頻率為50 Hz，若每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 sD實驗中應(yīng)使小車速度盡量小些ABC為了提高紙帶的利用率，在釋放小車前，小車需靠近打點計時器，這樣可以在紙帶上打出盡量多的點，紙帶上密集點測量時誤差

11、較大，故要舍去，然后選取后面清晰的計數(shù)點，故A、B均正確；打點頻率為50 Hz，每隔四個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點之間的時間間隔為t50.02 s0.1 s，故C正確；如果實驗時小車的速度過小，會導(dǎo)致紙帶上的點比較密集，不利于選點和測量，故D錯誤3如圖145所示是一位同學(xué)使用打點計時器得到的兩條紙帶，他將兩條紙帶(甲、乙)上下并排放在一起進行比較，在圖中A、B兩點之間，兩條紙帶(甲、乙)運動的時間之比是()圖145A11B21C12 D無法比較B假設(shè)打點計時器使用的是頻率為50 Hz的交流電源，紙帶上每打出兩個相鄰點所經(jīng)歷的時間為0.02 s，所以紙帶甲、乙上A、B兩點間時間之比為，選項B正確在

12、實驗中，某同學(xué)得到一張打點清晰的紙帶如圖所示，要求測出D點的瞬時速度本實驗采用包含D點在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點的瞬時速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是()AvD，t10.10 s BvD，t20.06 sCvD，t30.10 s DvD，t40.04 sD求D點的瞬時速度，最準(zhǔn)確的應(yīng)是包含該點的最短的一段間隔的平均速度題中間隔CE最好，選項A、B錯誤；選項C中時間間隔數(shù)據(jù)錯誤，CE間的時間間隔應(yīng)為0.04 s，選項D正確，C錯誤4電火花計時器通常的工作電壓為_伏，實驗室使用我國民用電時，每隔_秒打一次點；如圖146所示紙帶是某同學(xué)練習(xí)使用電火花計時器時得到的，紙帶的左端先通過電火

13、花計時器，從點跡的分布情況可以斷定紙帶的速度變化情況是_(選填“速度減小”或“速度增大”)若所用電源的頻率為50 Hz，從打下A點到打下B點共14個點跡，歷時_s. 【導(dǎo)學(xué)號：84082022】圖146【解析】電火花計時器通常的工作電壓為交流220伏，實驗室使用我國民用電時，每隔0.02秒打一次點；相等時間內(nèi)紙帶右側(cè)位移大于左側(cè)位移，說明右側(cè)的速度大于左側(cè)的速度，即物體做速度增大的運動又因從打下A點到打下B點共14個點跡，即A到B共有13個時間間隔，所以共用時t13T0.26 s.【答案】交流2200.02速度增大0.265(1)電磁打點計時器使用的電源應(yīng)是_(填“交流46 V”或“交流220

14、 V”)，實驗室使用我國民用電(頻率50 Hz)時，如果每相鄰的計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出，則相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為_s.(2)在“練習(xí)使用打點計時器”的實驗中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A，B，C七個點進行研究，這七個點與刻度尺標(biāo)度的對應(yīng)情況如圖147所示圖147可求出A點到D點的距離是_cm.(3)由實驗數(shù)據(jù)可得A點到D點的平均速度是_m/s；B點的瞬時速度是_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)電磁打點計時器使用的是46 V的低壓交流電，如果每相鄰的計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出，則相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為T5 s0.1 s.(2)刻度尺為毫米刻度尺，分度值為1 mm

15、，故由圖可知，AD之間的距離為4.10 cm.(3)由v可得AD間的平均速度為vAD0.14 m/s；從圖中可知AC間的距離為2.50 cm，用AC間的平均速度可以較精確地表示B點的瞬時速度，即B點的瞬時速度是vB m0.13 m/s.【答案】(1)交流46 V0.1(2)4.10(3)0.140.136如圖148所示是用打點計時器測瞬時速度實驗時得到的一條紙帶的一部分，從0點開始依照打點的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6現(xiàn)在量得0、1間的距離x15.18 cm，1、2間的距離x24.40 cm,2、3間的距離x33.62 cm,3、4間的距離x42.78 cm,4、5間的距離x52.00 cm,5、6間的距離x61.22 cm(頻率為50 Hz)圖148(1)根據(jù)上面記錄，計算打點計時器在打1、2、3、4、5點時的速度(保留兩位小數(shù))并填在下