打点计时器、用打点计时器测速度和加速度以及用打点计时器验证牛顿第二定律

打点计时器、用打点计时器测速度和加速度以及

牛顿第二定律实验探究

一，打点计时器

打点计时器有电磁打点计时器和电火花计时器两种。它们使用交流电源，电磁打点计时器由学生电源供电，工作电压6V以下，电火花计时器工作电压220v。当电源频率是50H Z 时，它每隔0.02s打一个点。当每5个点取一个计数点，或说每隔4个点取一个计数点时时间间隔为0.1s。

电火花计时器比电磁打点计时器阻力小。

二，用打点计时器测速度

因为匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于这段时间中点的瞬时速度，所以第n个相同时间T秒末的速度υn=（x n+x n+1）/2T

如图第3个计数点的速度υ3=（x3+x4）/2T

有时为了减小误差可用υ3=（x1+x2+x3+x4+x5+x6）/6T来计算

三，测加速度

加速度为a的匀加速直线运动，在连续相等的时间内的位移分别为x1、x2、x3····则Δx=x2—x1=x3—x2=······=aT2，a=Δx/ T2

如图a=（X

-X1）/ T2=（X3-X2）/ T2=（X4-X3）/ T2等等

2

有时为了减小误差

a={（X2-X1）/ T2+（X3-X2）/ T2+（X4-X3）/ T2+（X5-X4）/ T2+（X6-X5）/ T2}

=（X6-X1）/ 5T2

或a={（X4+X5+X6）-(X1+X2+X3)}/9T2 (逐差法)

四，牛顿第二定律实验

1，器材，步骤、方法

（1），小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。

（2）用木块将木板的带有打点计时器的一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力;调节木板的倾斜度，使小车不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。

(3)用天平测出盘和重物的总质量，求出总重。它近似于小车运动时所受的拉力。

（4），用刻度尺测出纸带上计数点之间的距离，求出小车运动的加速度。

（5），使用限制变量法研究加速度和力与质量的关系。

2，a---F图线与纵坐标交于原点之上原因是平衡摩擦力过度或没有考虑砝码盘的重力。a---F图线与横坐交于原点之右原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

a—1/M图线与纵坐标交于原点之上为平衡摩擦力过度，a—1/M图线与横标交于原点之右原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

3，在验证牛顿第二定律的实验中，在研究加速度a与小车质量M的关系时，由于没有注意满足M m的条件，结果得到的图像应像下图

原因是：根据牛顿第二定律，对小车F=Ma 对砝码mg-F=ma 所以F=mg/（1+m/M）由此式1/M增大F减小，F=Ma F减小，a变小4，比较初速度为零的不同物体的匀加速直线运动加速度大小的关系可根据

a1/a2=X1/X2

因为X1=a1t2X2=a2t2a1=2X1/t2a1=2X1/t2

t相同a1/a2=X1/X2