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1.4 实验:用打点计时器测速度
[目标定位] 1.了解两种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.会用图象表示速度随时间变化的规律.
一、了解打点计时器
1.作用及分类
打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔0.02_s打一次点,打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的时间及在一段时间内的位移,供高中学生实验用的计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种.
2.电磁打点计时器
(1)工作电压:6_V以下的交流电源;
(2)原理:接通交流电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动.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:220_V交流电源;
(2)原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的静脉电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,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
电火花计时器使用中运动阻力极小,因而系统误差较小.
想一想:
计时器打点时,计时器和纸带之间的摩擦会对物体的运动造成影响,用哪种打点计时器做实验时,实验误差更小呢?
答案 因为电火花打点计时器是靠电火花和墨粉来打点的,所以对纸带的运动带来的阻力很小,使系统误差更小.
二、用打点计时器测量平均速度
根据v=ΔxΔt可求出任意两点间的平均速度,其中Δx是纸带上两点间的距离,Δt是这两点间的时间间隔.
想一想:
如果纸带上的点迹分布不均匀,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?
答案 较小
三、用打点计时器测量瞬时速度
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内的平均速度表示,即根据v=ΔxΔt,当Δt或Δx较小时,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.
如图141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=ΔxΔt.
图141
想一想:
在上图中,用DF段和DG段求出的平均速度,哪一个更接近E点的瞬时速度?
答案 因为当Δt或Δx较小时,求得的平均速度更接近某点的瞬时速度,所以DF段求出的平均速度更接近E点的瞬时速度.
四、用图象表示速度
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