实验一：用打点计时器测速度
教学目标
1.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.
2.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度.
3.会用图象
表
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示速度随时间变化的规律．
一、打点计时器及其原理
1．作用及分类
打点计时器是一种使用________(填“交流”或“直流”)电源的计时仪器，当电源频率为50 Hz时，它每隔________打一次点，打点计时器和纸带配合，可以记录物体运动的________及在一段时间内的________，供高中学生实验用的计时器有________打点计时器和____________计时器两种．
2．电磁打点计时器
(1)工作电压：________以下的________(填“交流”或“直流”)电源；
(2)原理：接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，________便振动起来，带动其上的______上下振动．这时，如果纸带运动，振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点．
3．电火花计时器
(1)工作电压：________交流电源；
(2)原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生________________，于是在运动的纸带上打出一行点迹．
4．两种计时器误差比较
____________计时器使用中对纸带的运动阻力极小，因而系统误差较小．
二、练习使用打点计时器
1．实验步骤
(1)把打点计时器固定在桌子上并穿好纸带．
(2)把打点计时器的两个接线柱接到________电源上(电磁打点计时器接________ V以下低压________电，电火花计时器接________ V________电)．
(3)先接通电源开关，再用手水平拉动纸带，纸带上就打下一行小点，随后立即关闭电源．
(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为________个，则纸带的运动时间Δt＝(________)×0.02 s.
(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx.
(6)利用公式v＝________计算出纸带在这段时间内的平均速度．
2．注意事项
(1) 打点前，应使物体停在________(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.
(2) 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)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．
(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计数点到起始点O之间的距离)．读数时应估读到________的下一位．
三、用打点计时器测量瞬时速度
1．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________________表示，即根据v＝________，当Δt或Δx较小时，用这个________________代表纸带经过该位置的瞬时速度．
如图1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＝
.
图1
2．数据处理
(1)测量：把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D……，如图2所示，依次测出各点到O点的距离，再算出OA、AB、BC……的距离x1、x2、x3…….
图2
(2)计算：若打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D……各点的瞬时速度分别为：vA＝________、vB＝________、vC＝________、vD＝________…….
(3)列表比较：把数据填入下表，根据数据判断纸带运动速度的变化情况.
位置
A
B
C
D
E
F
G
v/(m·s－1)
3.注意
(1)为了减小实验误差，A、B、C、D……不一定是连续计时点，比如可以间隔T＝0.1 s(即每隔四个点)选一个点(称为计数点)．
(2)计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个计数点之间的位移和时间，即v＝____________.
四、用图象表示速度
1．速度－时间图象(v－t图象)
用横轴表示________，纵轴表示________，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，即得到物体运动的v－t图象．
2．v－t图象的意义
v－t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，但它________(填“是”或“不是”)物体运动的轨迹．
例如，图3所示是某质点做直线运动的v－t图象．
图3
由v－t图象可知在AB段速度随时间不断增大，表示质点做________运动；在BC段速度不随时间变化，表示质点做匀速运动；在CD段速度随时间不断减小，表示质点做________运动．质点在t＝0时刻的速度为0.在5 s末的速度大小为15 m/s.
浙公网安备 33021202002483