1.1.4 实验：用打点计时器测速度（课件+word）-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版必修1）4省专用

1.1.4　实验：用打点计时器测速度 一、实验目的 1.了解打点计时器的结构、原理及使用方法 2.学会用打点计时器测量物体的速度 3.能利用v－t图象分析实验数据，描述物体的运动。 二、实验原理 1.两种打点计时器的比较 电磁打点计时器 电火花计时器 结构示意图[来源:学.科.网] 打点原理 电磁作用下振针上下周期性振动打点 脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点 工作电压 6 V以下交流电源 220 V交流电源 打点周期 0.02 s 0.02 s 阻力来源 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小 功能 功能相同，都是计时仪器 2.测平均速度、瞬时速度的原理 用跟运动物体连在一起的纸带上打出的点记录物体的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx。打两个点的时间间隔为Δt，则为t时刻的瞬时速度。 ，当Δt很短时，认为＝ 三、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。 四、实验过程 1.实验步骤 (1)把电磁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，并且压在纸带上面。 (2)把电磁打点计时器的两上接线柱接到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，纸带上就打下一系列点。随后关闭电源。 (4)重复步骤(2)、(3)，获得3～5条纸带。 (5)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，舍去前面密集的点，找一清晰的点作为第1个点，往后数n个点，n个点之间的间隔数为(n－1)，纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt＝0.02(n－1) s。 (6)用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的距离Δx。 2.数据处理 (1)计算纸带的平均速度：从打第1个点到打第n个点，纸带的运动时间为Δt＝0.02(n－1)s，纸带的位移为Δx，纸带的平均速度v＝。把测量和计算的结果填入表中。 　　 记录项 实验次数　　 点数n 点划分出的间 隔数n－1 运动时间 Δt/s 位移 Δx/m 平均速度 v/(m·s－1) 1 2 (2)用打点计时器测量瞬时速度 ①选取一条点迹清晰便于分析的纸带。 ②从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示。 用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD…的距离是s1、s2、s3、s4…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2…确定出OA、AB、BC、CD…之间的距离x1、x2、x3、x4… ③A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为 vA＝…、vD＝、vC＝、vB＝ (3)用v－t图象描述物体的运动 ①以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。 ②根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。 ③用平滑曲线把这些点连接起来，即得到v－t图象。 五、误差分析 1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 2.测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。 3.计数点间的时间Δt搞错。几个计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0.02 s。而非Δt＝n×0.02 s。 4.作v－t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。 六、注意事项 1.实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。 2.使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。 3.手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 4.使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。 5.使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。 6.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。 要点一　实验原理和实验操作 [例1] (2018·徐州高一检测)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，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号按顺序写在空白处。 A.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低压________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。 B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸