专题实验用打点计时器测速度

2023专题实验：用打点计时器
测速度
•实验目的
•实验原理
•实验步骤目录
•实验数据及分析
•实验结论
01实验目的
了解打点计时器的内部结构和工作原
理。

掌握打点计时器的安装和调整方法。

熟悉打点计时器操作步骤和注意事项。

掌握打点计时器的使用方法
了解匀加速运动的规律
掌握匀加速运动的基本公式和
推导公式。

熟悉匀加速运动的图像和性质。

理解匀加速运动的基本概念和
特点。

学会测量加速度
掌握利用打点计时器测量加速度的方法。

熟悉加速度的测量误差和减小误差的方法。

了解加速度与速度、时间的关系及计算方法。

02实验原理
打点计时器主要由脉冲放电装置和振针组成，脉冲放电装置每秒钟放电50次，相邻两次放电的时间间隔相等，均为0.02秒。

打点计时器构造
打点计时器主要用于测量运动物体的速度和加速度，通过在纸带上打点的方式记录运动物体的时间和位置，并以此计算速度和加速度。

打点计时器作用
打点计时器的原理
匀加速运动定义
匀加速运动是指物体在相等的时间内速度变化相等的运动，即加速度不变的运动。

匀加速运动规律
在匀加速运动中，物体的速度与时间的关系为v = v0 + at，其中v0为初速度，a为加速度，t为时间。

匀加速运动的规律
测量加速度的方法
测量原理
通过测量相邻两次打点的时间间隔，可以计算出运动物体的加速度。

测量方法
在纸带上选择一段连续的打点，计算这段打点对应的时间间隔，然后根据加速度公式a = (s2 - s1) / (t2 - t1)计算加速度。

其中s2和s1分别为相邻两次打点的距离，t2和t1分别为相邻两次打点的时间间隔。

03实验步骤
准备实验器材
用于记录物体运动时间和对应的冲撞点。

打点计时器
纸带或毛巾
电源
实验物体
作为垫子，使物体滑行时有一个缓冲作用。

为打点计时器提供所需电力。

如小车、小球等，用于实际运动。

进行实验操作
将打点计时器固定在纸带或毛巾上，并与电源连接。

接通电源，让实验物体自由滑行，同时用另一只手拉
动纸带，使打点计时器打点。

将实验物体放置在打点计时器上，使其处于静止状态。

当实验物体完全滑行后，关闭电源，停止打点。

1记录实验数据
23
观察打点计时器上所记录的时间间隔，计算物体运动的时间。

根据纸带上留下的点迹，计算物体在各个时间节点的速度以及加速度。

将所得到的数据记录在表格中，进行数据分析。

04
实验数据及分析
03Python 程序
使用 Python 编程语言进行数据处理，既高效又准确，但需要掌握编程技巧。

处理实验数据
01手动计算
对于较小的数据量，可以手动计算处理，但效率低下且易出错。

02Excel 表格
可以使用 Excel 表格进行数据处理，方便快捷，但需要先建立数据表格。

根据打点计时器打出的纸带计算相邻两个点间的位移和时间，
进而计算加速度。

计算加速度
使用逐差法
根据加速度的定义式计算加速度的大小和方向。

利用公式法
将纸带上的点拟合为一条直线，求直线的斜率即为加速度的大小和方向。

图像法
分析误差原因
纸带在运动过程中会受到空气阻力的作用，导致实际速度略小于理论速度。

空气阻力
纸带与打点计时器之间存在摩擦力，导致实际加速度略小于理论加速度。

摩擦力
手动操作时存在误差，如打点计时器操作不当、纸带读取不准确等。

人为误差仪器本身存在的误差，如打点计时器的计时误差、纸带不直等。

仪器误差
05实验结论
03
实验结果受到多种因素的影响，如小车质量、摩擦力、空气阻力等。

总结实验结果
01
通过打点计时器实验测得小车速度和加速度，验证了速度和加速度的测量原理。

02
实验过程中，小车运动时间可通过纸带上的点迹进行精确测量，进而计算出速度和加速度。

探讨加速度的影响因素
01在实验中，小车的加速度受到外力（如重力和摩擦力）和内力（如空气阻力和
机械阻力）等多种因素的影响。

02重力加速度是地球对小车施加的引力，是加速度的重要来源。

在地球不同高度
和纬度的地方，重力加速度的值会有所不同。

03摩擦力是阻碍小车运动的力，是影响加速度的另一个重要因素。

摩擦力的大小
与接触面的材料、压力和润滑程度等有关。

展望实验的意义与局限性
实验结果受到多种因素的影响，可以锻炼学生的实验思维能力和观察能力，提高实验设计能力和动手能力。

实验的局限性在于测量精度受到多种因素的影响，如空气阻力、
机械阻力、摩擦力等。

此外，实验结果受到人为因素的影响，如纸带读取不准确、计时器操作不当等。

THANK YOU.
谢谢您的观看。