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用打點計時器測速度

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1.

電火花計時器

（1）構(gòu)造：

（2）原理：

脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電

（3）工作電壓：交流 220V

2.

打點計時器的作用

（1）測時間

電源頻率50Hz，每隔 0.02 s秒打一個點

（2）測位移

（3）研究紙帶 → 研究物體運動

3.

練習(xí)使用打點計時器

1、操作步驟

（1）固定計時器

（2）穿紙帶

（3）啟動電源，拉紙帶，隨后立即關(guān)電源

2、紙帶的簡單處理 ——測平均速度

（1）需測量的量：

（2）關(guān)系式：

數(shù)據(jù)處理：目的是研究紙帶或與紙帶相連的物體的運動狀況。

設(shè)打點計時器打點的時間間隔為T，那么紙帶上相鄰兩個點所表示的時間間隔就是T。如果數(shù)出紙帶上一系列點的總數(shù)為N， 則打這些點所用的總時間為 t=(N-1)T。如果測出這N個點之間的總距離▲X ，則t時間內(nèi)紙帶運動的平均速度為

原則：準(zhǔn)確性 可行性

4.

用打點計時器測量瞬時速度

5.

注意事項

①打點計時器在紙帶上應(yīng)打出輕重合適的小圓點，如遇到打出的是短橫線，應(yīng)調(diào)整一下振針距復(fù)寫紙片的高度使之增大一點。

②使用計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定后，再釋放紙帶。

③釋放物體前，應(yīng)使物體停在靠近打點計時器的位置。

④使用電火花計時器時，應(yīng)注意把兩條白紙帶正確穿好，墨粉紙盤夾在兩紙帶之間，使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶通過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。

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探究小車速度和時間的關(guān)系實驗?zāi)康?/strong>

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學(xué)會打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理、測瞬時速度以及速度－時間圖象的基礎(chǔ)上，運用這些知識和技能探究小車速度隨時間變化的關(guān)系。

1.

實驗器材

電磁打點計時器，紙帶，復(fù)寫紙片，低壓電源，小車，細(xì)繩，一端附有滑輪的長木板，刻度尺，鉤碼，兩根導(dǎo)線。

2.

實驗過程

1. 把一端附有滑輪的長木板水平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路

2. 把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，啟動電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后，關(guān)閉電源

3. 換上紙帶，重復(fù)操作三次

3.

注意事項

1．在安裝儀器時，要注意讓滑輪伸出桌面外；細(xì)繩應(yīng)與木板平行；打點計時器應(yīng)與低壓電源4～6V交流輸出連接；如果用電火花計時器，不再需要使用低壓電源；實驗時要注意保護(hù)小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。

2．選擇紙帶的原則：點跡清晰且連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差大致相等。

3．注意計時點和計數(shù)點的區(qū)別

4. 先啟動計時器后放開紙帶，隨后關(guān)閉電源

4.

數(shù)據(jù)處理

（1）列表法

紙帶的選?。哼x擇兩條比較理想的紙帶，舍掉開頭的比較密集的點；確定零點，選取5-6個計數(shù)點，標(biāo)上0、1、2、3、4、5 。

應(yīng)區(qū)別打點計時器打出的點和人為選取的計數(shù)點（一般相隔0.1s取一個計數(shù)點）

采集數(shù)據(jù)的方法：先量出各個計數(shù)點到計時零點的距離，然后再計算出相鄰的兩個計數(shù)點的距離。

不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能一次測量完畢（可先統(tǒng)一量出到計數(shù)點0之間的距離），讀數(shù)時應(yīng)估讀到最小刻度（毫米）的下一位。

設(shè)計表格，利用第一章測量各計數(shù)點的瞬時速度的方法，算出數(shù)值并記入表格。

（2）圖象法

1. 建系：以速度縱軸，時間為橫軸，選擇合適的標(biāo)度（圖象要盡可能布滿坐標(biāo)系），建立坐標(biāo)系。

2. 描點：觀察和思考點的分布趨勢。

3. 擬合：從點的分布趨勢看，描出的點都大致落在一條直線上。用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應(yīng)對稱地分布在直線兩側(cè)。

本實驗實測物理量是各計數(shù)點之間的距離和計數(shù)時間。

5.

處理數(shù)據(jù)

選擇一條較理想的紙帶，用平均速度代替瞬時速度的方法得到各計數(shù)點的瞬時速度.

6.

實驗結(jié)論

小車的速度隨時間的增加而均勻增加

小車速度隨時間逐漸增大；相同時間里，速度增量相同；成正比……

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探究加速度與力，質(zhì)量的關(guān)系詳解

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探究加速度與力，質(zhì)量的關(guān)系時一個非常重要的實驗，引入控制變量法這一重要的實驗方法。今天我們來詳細(xì)解說探究加速度與力，質(zhì)量的關(guān)系的實驗。

1.

實驗?zāi)康?/strong>

（1）掌握用控制變量法研究物理規(guī)律

（2）學(xué)會利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法

（3）驗證牛頓第二定律

2.

實驗原理

控制變量法：

先控制小車的質(zhì)量m不變，討論加速度a與力F的關(guān)系；

在控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車的質(zhì)量m，討論加速度a與m的關(guān)系。

3.

實驗步驟

1. 測量：

用天平測出小車的質(zhì)量m，小盤和砝碼的總質(zhì)量M,把數(shù)值記錄下來。

2. 安裝：

按照實驗要求把器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上。

3.平衡摩擦力：

把長木板無滑輪的一端墊高一些，平衡摩擦力。

4. 操作：

①把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源后放開小車。打點完成后切斷電源，取下紙帶，在打點的紙帶上標(biāo)記紙帶的號碼。

②保持小車的質(zhì)量不變，在小盤 內(nèi)放入質(zhì)量為M'，M''，M'''...的砝碼，重復(fù)步驟4。M'，M''，M'''...的數(shù)值都要記錄在紙帶上（或表格內(nèi)）

③ 用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點，并畫出a-F的圖像。

④保持小盤及砝碼的質(zhì)量不變，在小車上依次增加砝碼（做好記錄），重復(fù)上述步驟4，用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示小車和小車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實驗結(jié)果描出相應(yīng)的點，并畫出a-1/m的圖像。

4.

數(shù)據(jù)處理

（1）利用Δs＝aT2及逐差法求a。

打點計時器實驗的紙帶如圖

根據(jù)上面的結(jié)論

，可求得加速度

，取紙帶上測得的連續(xù)6個相同時間T內(nèi)的位移

，

則

所以

由此看出

各個實驗數(shù)據(jù)都得到了利用，有效地減小了偶然誤差，這種方法稱為逐差法。

（2）探究加速度與力的關(guān)系：以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點，如果這些點在一條過原點的直線上，說明質(zhì)量一定時加速度與合力成正比

（3）以a為縱坐標(biāo)1/m為橫坐標(biāo)，描點、連線，如果該線過原點，就能判定a與m成反比。

5.

誤差分析

（1）因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差：本實驗用小盤和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。

（2）摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差。

6.

注意事項

（1）平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力。在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，讓小車?yán)螯c的紙帶勻速運動。

（2）整個實驗平衡摩擦力后，不管是改變小車的質(zhì)量還是改變小盤和砝碼的總重量，都不需要重新平衡摩擦力。

（3）每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件打出。只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。

（4）改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。

（5）作圖時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)。

（6）作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)。采用國際制單位，這樣作圖時，坐標(biāo)點間距不至于過密，誤差會小一些。