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一、实验目的
,并学会用打上点的纸带研究物体的运动。
。
。
二、实验原理
(1)作用
通过打点实现计时功能的仪器,若所用交流电源频率为50Hz,。
(2)工作条件电磁打点计时器:4V6V交流电源
电火花计时器:220V交流电源
(3)纸带上点的意义
①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。
②通过研究纸带上各点之间的间隔,可以判断物体的运动状况。
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①电磁打点计时器
电磁打点计时器的构造如图,
在线圈和永久磁铁的作用下,振片便
上下振动起来,位于振片一端的振针
也跟着上下振动而打点,这时,如果纸带运动,振针就在纸带上打出一系列点。
②电火花计时器
电火花计时器构造如图所示,
利用火花放电在纸带上打出孔而显示
点迹的计时仪器,工作电压为220V交
流电,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,于是在运动纸带上就打出系列点迹。
(4)两种打点计时器
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(3)由纸带求物体在打下某计数点时瞬时速度的方法:vn=(xn+xn+1)/(2T),即
时间2T内的平均速度等于该
段时间中间时刻的瞬时速度,
如图所示。
(1)物体做匀变速直线运动时,若加速度为a,在各个连续相等的时间T内发生的位移依次为x1,x2,x3,…,xn,则有:x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2,即任意两个连续相等的时间间隔内的位移差相等。可以依据这个特点,判断一个物体是否做匀变速直线运动。
(2)匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度。
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(1)逐差法
设相邻相同时间(T)内的位移分别为x1,x2,…,xn,则:x2-x1=x3-x2=
x4-x3=…=xn-xn-1=aT2,
x4-x1=3a1T2,
x5-x2=3a2T2,
x6-x3=3a3T2,
得加速度为:
(2)图象法
以打某计数点时为计时起点,然后利用vn=xn+xn+1/(2T)求出打各点时的速度,描点得v-t图象,v-t图象的斜率即为加速度,如图所示。
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,使细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行,然后把纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面。
。先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一列小点,换上新纸带,重复实验三次。
三、实验器材
电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。
四、实验过程
,把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出底面,把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端,连接好电路。
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,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,以后依次每五个点取一个计数点,确定好计数始点,并标明0,1,2,3,4,…,测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中。)
,2,3,4,5的瞬时速度,填入上面的表格中。
x1,x2,x3,…,用逐差法求出加速度,最后求其平均值,填入上面的表格中。(也可由上个步骤中求出的各计数点对应的瞬时速度,作出v-t图象,根据图象的斜率来求加速度a)。
,再做两次实验。
,整理好实验器材。
位置编号
0
1
2
3
4
5
6
时间t/s
x/m
v/(m·s-1)
Δx/m
a/(m·s-2)
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五、注意事项
,防止撞坏钩码。
,防止撞坏小车。
,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出7~8个计数点为宜。
。
,待打点计时器工作稳定后,再放开小车;放开小车时,小车要靠近打点计时器,以充分利用纸带的长度。
,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离),读数时应估读到毫米的下一位。
六、误差分析
本实验参与计算的量有x和T,因此误差来源于x和T。
。
。
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考点1打点计时器的构造、原理、使用
【例1】电磁打点计时器是一种使用_________电源的计时仪器,它的工作电压___V
以下,当电源频率是50Hz时,它每隔_____s打一次点。使用打点计时器时,纸带应
穿过_______,复写纸应套在_______上,并要放在纸带的___面;应把__________
电源用导线接在_______上;打点时应先_________,再让纸带运动。
正确掌握打点计时器的构造、工作原理、使用方法等是做出正确判断的关键。
【解析】电磁打点计时器是一种测量时间的仪器,使用6V以下的低压交流电源,它每隔一个周期打一个点,因此纸带上的两个点之间的时间间隔为交流电的周期,使用打点计时器时,纸带应穿过限位孔,复写纸套在定位轴上,打点时要先接通电源,再让纸带运动。
低压交流
6
限位孔
定位轴
上
低压交流
接线柱
接通电源
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使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中:
(1)在如下基本步骤中,正确的排列顺序为____________。
,进行打点
(2)在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在
_______上,还要检查__________是否夹在两条纸带之
间。
ABDEC
纸盘轴
墨粉纸盘
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考点2实验操作技巧
【例2】在“研究匀变速直线运动”的实验中,某同学的操作中有以下实验步
骤,其中错误或遗漏的步骤有(遗漏步骤可编上序号G、H……)
_____________________________________________________________
_________________________________________。
,将小车移至靠近打点计时器处,先放开纸带,再接通电源
,并接好电源
,细绳跨过定滑轮下面吊着适当重的钩码
,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动
,并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善,并按合理顺序填写在横线上。
____________________。
A中应先接通电源,再放开纸带。D中应先断开电源,使打点计时器停止工作。应补充G,换上纸带,重复实验三次
BFECADG
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