一、实验目的一、实验目的1.1.练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带 研究物体的运动。研究物体的运动。 2.2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。 3.3.测定匀变速直线运动的加速度。测定匀变速直线运动的加速度。 二二、实验原理、实验原理1.1.了解了解打点计时器打点计时器. . (1)(1)作用作用：计时仪器，每隔：计时仪器，每隔0.02 s0.02 s打一次点打一次点 （由于（由于电源频率电源频率是是50Hz50Hz）。）。 (2)(2)工作条件工作条件：电磁打点计时器电磁打点计时器4v-6v4v-6v交流电源交流电源 电火花计时器电火花计时器220v220v交流电源交流电源(3)结构结构一.打点计时器电磁打点计时器电磁打点计时器电火花计时器电火花计时器 .电磁打点计时器：电磁打点计时器：直流？直流？直流？直流？交流？交流？交流？交流？交流电源交流电源工作电压：工作电压： 4-6V 电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器，其结构如图所示。它的工作电压是46V。电源频率是50Hz时，它每隔 0.02s打一个点。2.电火花计时器：电火花计时器：原理：原理： 脉冲电流脉冲电流经放电针、墨粉纸经放电针、墨粉纸盘放电。盘放电。交流电源交流电源 工作电压：工作电压：220V 电火花计时器是利用火花放电时在纸带上留下墨粉而显示出点迹的计时仪器，其结构如图所示。使用时，墨粉纸盘套在低盘轴上，并夹在两条纸带之间。当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点。可以利用纸带上打出的点来确定计数点间可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔的时间间隔2 2、纸带上点的意义纸带上点的意义：表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况断物体的运动情况 3.3.由纸带由纸带判断物体做匀变速直线运动判断物体做匀变速直线运动的方法：的方法： 如图所示，如图所示，0 0、1 1、2 2为时间间隔相等的各计数为时间间隔相等的各计数点，点，S S1 1、S S2 2、S S3 3为相邻两计数点之间的距离，若为相邻两计数点之间的距离，若S= SS= S2 2S S1 1= =C=C（常数），即若（常数），即若两连续相等的时间两连续相等的时间间隔间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动。为匀变速运动。 1 2 3 4 50S1S2S3S4S5 4.4.速度速度、加速度加速度的求解方法：的求解方法： 用用“逐差法逐差法”求加速度求加速度. . 根据根据S S4 4S S1 1= S= S5 5S S2 2= S= S6 6S S3 3=3aT=3aT2 2（T T为相邻为相邻两计数点之间的时间间隔）两计数点之间的时间间隔）这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性 用用v-tv-t图象图象法求加速度：法求加速度：即先根据求出打第即先根据求出打第n n个点时纸带的即时速度，后个点时纸带的即时速度，后做出做出v-tv-t图图，图线的斜率即为物体运动的加速度。，图线的斜率即为物体运动的加速度。 1 2 3 4 50S1S2S3S4S5 三、实验仪器 打点计时器；纸带；复写纸片；打点计时器；纸带；复写纸片；低压低压交流电源交流电源；小车；细绳；一端附有滑轮的；小车；细绳；一端附有滑轮的长木板；长木板；刻度尺刻度尺；钩码；导线；钩码；导线 注意注意: :区分电火花打点计时器区分电火花打点计时器-交流电压交流电压220V220V 四、实验步骤1.1.把一端附有滑轮的长木板平放再实验桌上，并使滑轮把一端附有滑轮的长木板平放再实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。端，连接好电路。2.2.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的把一条细绳栓在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳的加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并平稳的加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。把它的一端固定在小车后面。 实验条件：实验条件：a a合力恒定，细线与木板是平行的。合力恒定，细线与木板是平行的。b b接接50HZ50HZ，4 46 6伏交流电。伏交流电。 3.3.把把小车停在靠近打点计时器处小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小接通电源后，放开小车车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的，让小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。 4.4.选择一条比较理想的纸带，选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的舍掉开头的比较密集的点点，确定计数始点，标明，确定计数始点，标明计数点计数点，正确使用毫米刻度，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度的值，最后求其平均值，还可求出差法求出加速度的值，最后求其平均值，还可求出各计数点对应的速度，做各计数点对应的速度，做v vt t图象，求得直线的斜图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。率即为物体运动的加速度。 五、注意事项五、注意事项1.1.小车的小车的加速度应适当大一些加速度应适当大一些，以能在纸带上长，以能在纸带上长约约50cm50cm的范围内清楚地取的范围内清楚地取7 78 8个计数点为宜。个计数点为宜。 2.2.要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带打完后即时断开电源。打完后即时断开电源。 3.3.每打完一条纸带，将定位轴上的复写纸换个每打完一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰。位置，以保证打点清晰。 5.5.不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完毕（可先统一量出到计数点毕（可先统一量出到计数点0 0之间的距离），之间的距离），读读数时应估读到毫米的下一位数时应估读到毫米的下一位。 4.4.应区别打点计时器应区别打点计时器打出的点打出的点和人为选取的和人为选取的计数计数点点（一般把计时器打出的（一般把计时器打出的5 5个点作为一个计数点）个点作为一个计数点），选取的计数点不得少于，选取的计数点不得少于6 6个。个。 6 6、注意所选取的、注意所选取的相等时间间隔相等时间间隔T T的大小及的大小及所测所测位移位移S S 例题分析例题分析【例例1 1】 某某同同学学在在研研究究小小车车的的运运动动实实验验中中，获获得得一一条条点点迹迹清清楚楚的的纸纸带带，如如图图1 14 46 6所所示示，已已知知打打点点计计时时器器每每隔隔0.02s0.02s打打一一个个点点，该该同同学学选选择择了了A A、B B、C C、D D、E E、F F六六个个计计数点，测量数据如图中所示，单位是数点，测量数据如图中所示，单位是cm.cm.(1)(1)小车做什么运动？小车做什么运动？ (2)(2)试计算瞬时速度试计算瞬时速度vBvB、vCvC、vDvD、vEvE各多大？各多大？(3)(3)计算小车的加速度多大？计算小车的加速度多大？问题：问题：解析：解析：(1)(1)因因为为相相邻邻的的位位移移差差x xBCBCABABCDCDBCBCDEDECDCDEFEFDEDE常数，所以小车做匀加速运动常数，所以小车做匀加速运动(2)(2)由图可知，相邻计数点的时间间隔由图可知，相邻计数点的时间间隔T T20.02 s20.02 s0.04 s0.04 s由求瞬时速度的方法可得由求瞬时速度的方法可得：(3)画画vt图图象象，如如图图所所示示，描点、拟合得到直线，描点、拟合得到直线，由图象可得由图象可得a2.0 m/s2.答案：答案：(1)匀加速运动匀加速运动(2)0.415 m/s0.495 m/s0.575 m/s0.655 m/s(3)2.0 m/s2【例例2】 某某同学用同学用图甲甲所示装置所示装置测量重力加速量重力加速度度g，所用交流，所用交流电频率率为50 Hz.在所在所选纸带上取某点上取某点为0计数点，然后每数点，然后每3个点取一个个点取一个计数点所有数点所有测量数据及其量数据及其标记符号如符号如图乙乙所示所示该同学用两种方法处理数据该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时为相邻两计数点的时间间隔间间隔)：方法方法B：由：由g1(x4x1)/(3T2)，g2(x5x2)/(3T2)，g3(x6x3)/(3T2)，取取平均值平均值g8.673 m/s2.方法方法A：由由g1(x2x1)/T2，g2(x3x2)/T2，g5(x6x5)/T2，取平均值取平均值g8.667 m/s2；从数据处理方法看，在从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6、中，对实验结果起作用的，方法、中，对实验结果起作用的，方法A中有中有_；方；方法法B中有中有_因此，选择方法因此，选择方法_(选填选填“A”或或“B”)更合这样可以减少实验的更合这样可以减少实验的_(“系统系统”或或“偶然偶然”)误差本实验误差的主要来源有误差本实验误差的主要来源有_(试举试举出两条出两条)答案答案：x1、x6(或或37.5、193.5)x1、x2、x3、x4、x5、x6(或或37.5、69.0、100.5、131.5、163.0、193.5)B偶然阻力偶然阻力(空气阻力、振针空气阻力、振针阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力阻力、限位孔的阻力、复写纸的阻力等等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等(任选两条任选两条) 六、训练六、训练1 1、根据打点计数器打出的纸带，我们可以不利用公式、根据打点计数器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是计算就能直接得到的物理量是 ( ) ( ) A A、时间间隔、时间间隔 B B、位移、位移C C、加速度、加速度 D D、平均速度、平均速度 2 2、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出的不、一学生在练习使用打点计数器时，纸带上打出的不是圆点，而是短线，这可能是因为是圆点，而是短线，这可能是因为( ) ( ) A A、打点计数器错接在直流电源上；、打点计数器错接在直流电源上；B B、电源电压不稳定；、电源电压不稳定； C C、电源的频率不稳定；、电源的频率不稳定；D D、振针压得过紧。、振针压得过紧。 A BD 3 3、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中、本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是正确的是 （ ） A A、每隔、每隔4 4个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔 为为0.10s0.10s； B B、每隔、每隔4 4个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔 为为0.08s0.08s； C C、每、每5 5个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为 0.10s0.10s； D D、每隔、每隔5 5个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔 为为0.08s0.08s； B C 4 4、某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时加速度时, ,得到如图所示的纸带得到如图所示的纸带, ,他舍弃密集点后他舍弃密集点后, ,从从O O点开始如图所示选取计数点点开始如图所示选取计数点, ,则每两个计数点则每两个计数点的时的时间间隔间间隔为为_秒秒, ,测得测得OA=3.20cm,DE=9.72cmOA=3.20cm,DE=9.72cm, ,则物则物体运动的加速度为体运动的加速度为_m/s_m/s2 2A B C D E00.060.064.53