文档介绍：高中物理实验专题研究
1 电磁打点计时器的使用及运动学实验的研究
一、实验目的
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二、实验器材
电磁打点计时器,纸带,复写纸片,毫米刻度尺,导线两根,低压交流电源,一端附有滑轮的长木板,小车,细绳,钩码,刻度尺,导线,电源。
三、电磁打点计时器简介
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,工作电压为交流4V-6V。当电源的频率是50 Hz时, s打一次点。电磁打点计时器是应用电磁原理制成的。图8-1是它的工作原理图。通电以前,把纸带穿过打点计时器上的限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。然后把线圈与50 Hz,4V - 6V的交流电源接通。这时,振片被磁化,在永久磁铁的磁场力作用下振动起来。位于振片一端的振针就跟着上下振动起来。这时,如果纸带运动,振针就会击打纸带,并通过复写纸在纸带上打出一列小点。
电磁打点计时器, s,因此,打在纸带上的点,记录了纸带运动的时间。如果把纸带跟运动物体连接在一起,纸带上的点迹就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的点迹之间的间隔,就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移,从而了解物体运动的情况。
四、实验内容
(一)练****使用电磁打点计时器
(1)把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过两个限位孔,把复写纸片套在定位轮上,并且压在纸带上面。
(2)在电磁打点计时器的两个接线柱上分别接上导线,两根导线的另外一端分别接至4V-6V的低压交流电源的两个接线柱上。
(3)打开电源开关,用手水平地拉动纸带,纸带上就会打上一列小点。
(4)取下纸带,从能看得清的某个点开始,数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点,点子的间隔数则为n - 1个,用t = s ×(n - 1)计算出纸带的运动时间t。
(5)用刻度尺测量一下,打下这些点时纸带通过的距离s有多长。
(6)利用公式。v = s/t计算纸带在这段时间内的平均速度。将测量和计算结果填入表8-1中。
点子数n
点子数间隔n-1
运动时间t(s)
位移s(m)
平均速度v(m/s)
(7)在纸带上找出连续的6个点,分别标上记号A、B、C、D、E、F。用直尺量出相邻点间的距离s1、s2、s3、s4、s5(图8-2)。把数据填入表8-2中。根据这些数据,判断纸带的这段运动是匀速运动还是变速运动,并写出判断结果和理由。
A和B的距离s1/m
B和C的距离s2/m
C和D的距离s3/m
D和E的距离s4/m
E和F的距离s5/m
判断结果和理由
使用电磁打点计时器时应注意:
(1)交流电源的电压及频率应符合要求。
(2)使用打点计时器应将它牢牢固定。打点针要调节适当,太靠近纸带,会出现拖尾、双点,同时还增加了运动阻力,甚至损伤复写纸和纸带;离纸带太远,会出现漏点、打不出点的现象。
(3)在打点时,拉动纸带的速度应适中,纸带要平直,不要与限位孔相摩擦。
(4)复写纸不要装反。每打完一条纸带,应将圆形复写纸的位置调整一下,以保证打点清晰。
(5)因为刚接通电源时,振片的振动不稳定,所以在使用打点一计时器时,要先接通电源,后松开纸带。
(6)打点计时器是按间歇工作设计的,每打完一条纸带要及时切断电源,防止线圈过热而损坏。
(7)在纸带上测量长度时,不要一段一段地测量后相加,应采用直线坐标法连续读数,以减小误差积累。
(1)检验
打点计时器打点等时性的好坏对实验结果的影响最大。打点等时性可以通过匀速运动或匀加速运动的纸带来检验,也可以用示波器来检验,还可以由视觉、听觉来判断。限于篇幅,这里只介绍第一种检验方法。如果打点的周期是等时的,则在记录匀速运动的纸带上,任意相邻两点间的距离都相等;在记录匀加速直线运动的纸带上,任意两个连续打点周期里的位移差d是个恒量。如在记录自由落体运动的纸带上, s时,d应为3. 92(取重力加速度g = 9. 80 m/s)。
(2)调整
影响打点计时器打点周期稳定的主要原因有两个:一个是电源频率不稳定,另一个是振动片的固有频率与电源频率不相同。一般情况下,市电的频率比较稳定,因此,打点计时器打点周期不稳定的原因往往是由于振动片的固有频率偏离了电源频率引起的。振动片的固有频率与