【三位一體】2015版高中物理14實驗用打點計時器測

4．實驗：用打點計時器測速度下圖是一幅表現(xiàn)鴿子飛翔時的一系列運動瞬間的照片，在這里，連續(xù)的運動被分離成了離散的“景”，瞬間的精彩被定格成了永恒，這是“相對論”在攝影藝術(shù)中應(yīng)用的一個實例．那么，在實驗室我們?nèi)绾斡涗浰查g的時間和運動呢？1電磁打點計時器①電磁打點計時器是一種記錄運動物體在一定時間間隔內(nèi)位移的儀器．它使用交流電源，由學(xué)生電源供電，工作電壓在10V以下．當電源的頻率為50H時，打一個點．②電磁打點計時器的構(gòu)造如圖所示．電磁打點計時器③工作原理：它是利用電磁感應(yīng)原理打點計時的一種儀器．連接低于10V低壓交流電源時，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動起來，位于振片一端的振針也跟著上下振動而打點，這時，如果紙帶運動，振針就在紙帶上打出一系列點．當交流電源頻率為50H時，打一次點，2電火花計時器①電火花計時器使用交流電源，工作電壓是220V②電火花計時器的構(gòu)造如下圖所示．③工作原理：它是利用火花放電在紙帶上打出孔而顯示點跡的計時器．當接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動紙帶上就打出系列點跡．當電源頻率為50H時，打一次點，3兩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1實驗步驟：①把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面．②把電磁打點計時器的兩個接線柱接到6V的低壓交流電源上．③接通電源開關(guān)，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點．④取下紙帶，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－1×⑤用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離Δ⑥利用公式v＝ 計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度．⑦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1、2、3…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②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)Ⅰv－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Ⅱv－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/s②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＝vt，在v－t圖象中就對應(yīng)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(yīng)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(diào)節(jié)或更換器材．3使用打點計時器應(yīng)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(yīng)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(yīng)及時關(guān)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(guān)，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______．解析：若不知道電火花計時器的工作原理，就無法選擇工作電源的性質(zhì)和電壓的高低及工作程序；不了解構(gòu)造，對各部件無法說出其名稱，因此，應(yīng)該認真閱讀電火花計時器使用說明，了解各部分構(gòu)造的名稱和使用方法．我們在使用任何新產(chǎn)品之前都應(yīng)該如此，養(yǎng)成習(xí)慣．答案：交流；220；③②④① 電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，當電源的頻率為50H時，振針每隔________s打一個點．現(xiàn)在用打點計時器測定物體的速度，當電源頻率低于50H時，如果仍按50H的時間間隔打一個點計算，則測出的速度數(shù)值將比物體的真實數(shù)值________．答案：002；偏大解析：本題考查電磁打點計時器的使用及其測量原理．當交流電的頻率為50H時，打一個點，當交流電的頻率低于50H時，，因此測出的速度將比真實值偏大某學(xué)生在用打點計時器做研究小車運動規(guī)律的實驗時，其開始時的裝配圖如下圖所示，其中有錯誤與不妥之處，請把它找出來．解析：電磁打點計時器必須接交流電，而圖上所接為直流電源，顯然是個錯誤；開始時，小車離定滑輪端太近，向前運動的余地太小，致使紙帶上留下的計時點過少，給測量帶來不便，產(chǎn)生較大誤差．點評：記憶實驗儀器的裝配時，如果能結(jié)合實驗原理，會收到事半功倍的效果． 某同學(xué)在用打點計時器做實驗時，得到的紙帶如圖所示，請你判斷一下這可能是因為

A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源的電壓不穩(wěn)C．電源的頻率不穩(wěn)D．振針壓得過緊答案：D解析：正常情況下，振針應(yīng)該恰好敲打在限位板上，這樣在紙上才能留下點．當振針與復(fù)寫紙的距離過大時，振針可能打不到復(fù)寫紙，這時會出現(xiàn)有時有點，有時無點．如果振針與復(fù)寫紙的距離過小，振針就會有較長的時間與復(fù)寫紙接觸，這樣就會在復(fù)寫紙上留下一段一段的小線段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，，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(nèi)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＝；vC＝；vD＝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(xué)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(nèi)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(xué)習(xí)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50H，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答案：035042035如下圖甲所示，表示一質(zhì)點在6s內(nèi)的～t圖象，試據(jù)此分析質(zhì)點的運動情況并畫出它的v～t圖象．質(zhì)點的運動情況：0～2s內(nèi)做勻速直線運動，速度為3m/s,2s末離開出發(fā)點6m；2