1.5实验：用打点计时器测量小车的速度-2024年物理暑假初升高衔接

第1.5节　实验：用打点计时器测量小车的速度 一、实验目的 1.进一步练习使用打点计时器，通过纸带上打出的点测量瞬时速度。 2.通过实验获取数据，利用图像处理实验数据。 二、实验原理 纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据＝，当Δt或Δx较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。 如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝。 三、实验器材 小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、刻度尺、坐标纸。 四、实验操作 1.安装实验器材。把打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，纸带前端固定在小车后部，然后穿过打点计时器，小车前端的细绳穿过定滑轮垂下，如图所示。 2.使小车在木板上保持静止，并靠近打点计时器，开启打点计时器的电源开关。打点计时器稳定工作后，用手拉动细绳，使小车沿木板做直线运动。待小车运动约一半距离时，松开手，使小车依靠惯性继续运动，直到左端。纸带上会留下一系列点迹。 五、处理数据 1.取纸带上能够看清的某一点为起始点O，后面每5个点取一个计数点，而后依次标为A、B、C、D……标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔Δt＝0.1 s。 2.用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离xOA、xOB、xOC、xOD……。 3.计算两相邻计数点间的位移xOA、xAB、xBC、xCD……。 4.利用公式＝计算纸带上各相邻计数点间的平均速度，OA、AB、BC、CD……。 5.(1)根据＝计算出的速度可以代表在Δx这一段位移内任意一点的瞬时速度，将数据填入表中。 位置 O A B C D E … x/m Δx/m Δt/s /(m·s－1) v/(m·s－1) (2)利用v－t图像分析物体的运动 用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到v－t图像。 六、误差分析 1.打点计时器打点周期不稳定。 2.根据纸带测出的位移存在偶然误差。 探究一　实验原理与实验操作 例1 (1)打点计时器是通过打点记录做直线运动物体的位置的仪器。电火花打点计时器是其中的一种，其工作电压是________，电火花打点计时器靠电火花和墨粉打点，当电源的频率为50 Hz时，它每隔________秒打一次点。 (2)以下是练习使用电火花打点计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是________。 A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B.把打点计时器与6 V低压直流电源相连 C.用手水平地拉动纸带，然后启动电源 D.关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0，用公式v＝计算纸带运动的平均速度 训练1 在“练习使用打点计时器”的实验中，用手拖动纸带打点。 (1)本实验除打点计时器(含纸带、墨粉纸盘)外还必须使用的主要仪器有________电源(填“交流”或“直流”)和________。 (2)实验装置安装完毕，小车开始运动前情景如图所示，其中的错误之处是____________，不妥之处是____________________。 探究二　数据处理 例2 如图所示是一条用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0点的距离如图所示。求出打1、2、3、4、5等计数点时的纸带的瞬时速度并画出速度－时间图像。 探究三　实验创新与拓展 例3某探究小组的同学为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器滴下小水滴的时间间隔相等，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置(已知滴水计时器滴水的时间间隔为0.5 s)。 (1)由图(b)可知，小车在桌面上是____________运动的。 A.从右向左 B.从左向右 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做变速直线运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小的近似值为________m/s(结果均保留2位有效数字)。 训练2 在用光电门传感器测物体的速度时，得到下表中的数据，请求出各组数据所对应的速度并填入下表中。 实验序号 挡光片宽度Δd/m 通过光电门时间Δt/s 速度v/(m·s－1) 1 0.080 0.045 ________ 2 0.060 0.033 ________ 3 0.040 0.022