高一必修一物理实验--打点计时器

三、用v－t图象分析实验数据
1．v－t图象 在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，横轴表示时间， 图象中的任一点表示某时刻的速度，得到速度－时间图象 (v
－t图象)，简称速度图象．
2．v－t图象的意义
v－t图象反映的是速度随时间的变化关系，它并不是物
体的运动轨迹．
3．匀速直线运动的v－t图象
Baidu Nhomakorabea
图4－4 (1)匀速直线运动的v－t图象是与时间轴平行的直线，如 图4－4所示． (2)速度不同的匀速直线运动的 v－t图象，是不同的平行 于时间t轴的直线，它们纵轴的截距表示速度，截距越大，表 示速度越大，如图4－4中，va＞vb. (3)匀速直线运动的图线与时间轴所围的面积表示该时间 内物体的位移．图4－4中的阴影部分面积S＝va· t，va· t恰是a 物体在t时间内的位移，即S＝x＝vat.
6.打点计时器要固定好,在使用时打点计时器不允许松动。
7.手拉只带是，速度应适当快一些，一方点迹太密集。 8.要保证每一次“水平的拉动纸袋”以减小阻力。 9.复写纸不要装反，每打完一条纸袋应调整一下复写纸的 位置，以保证打点清晰。
10.打点计时器不能持续工作太长时间，打点之后应立即关 闭电源。
附加探究题(10分) 9 ．图示是一打点计时器所打的纸带，将直尺靠在纸带 边，零刻度线与纸带上打的第一个点对齐．由 0 到 1 、 2 、 3 、 … 点的距离分别用 d1 、 d2 、 d3… 表示，初时刻 0 到 1 、 2 、 3…点的时间分别用 t1、 t2、 t3…表示，测量出 d1、 d2 、 d3…的 值并填入表中 ,假设打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz， 在这五个时间段内位移和时间有什么对应关系？
基础梳理
距离 测量值(cm)
d1
d2
d3
d4
d5
探究思路
直接由图可读出d1、d2、d3、d4、d5的值，分别是1.75 cm、 2.90 cm、3.80 cm、4.50 cm、5.00 cm，根据打点计时器的性 质和图可知： t1＝0.08 s，t2＝0.14 s，t3＝0.20 s，t4＝0.26 s，t5＝0.32 s，且 t21＝t32＝t43＝t54＝0.06 s. 观察图知，随着时间的延续，位移在不断地增大，但相 同时间内发生的位移越来越小，说明物体运动得越来越慢．
知识精析
一、计时器的使用 1．电磁打点计时器的使用 (1)用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面．通电， 振片带动振针打点．若纸带运动，其上就会留下一行小点． (2)如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上 相应点间的距离，运动时间可由该距离上点痕的数目计算． 2．电火花计时器的使用 (1) 使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位 孔．当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲 电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在 运动的纸带上就打出一行点迹． (2)这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小， 实验误差也比较小．
4．用v－t图象描述纸带的运动 以速度 v为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系．用各 点迹上对应的时间和瞬时速度描点，用一条平滑的曲线将这 些点连接起来，即可用 v － t 图象分析速度随时间的变化规 律．
1.电源电压要符合要求，电磁打点计时器应使用6V以下的 交流电源；电火花计时器使用220V交流电源。
课时4 实验：用打点计时器测速度
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1.电磁打点计时器 图4－1所示是电磁打点计时器的构造图，图中标出了几 个主要部件的代号及名称．
图4－1
当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈 中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断 变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振 动起来．当交变电流的频率是 50 Hz 时，电磁打点计时器的 振针每0.02 s打下一个点． 2．电火花计时器 图4－2所示是电火花计时器的构造图．图中标出了几个 主要部件的代号，它们的名称见图．
图4－2
电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点 而显示出点迹的计时仪器．当电源的频率是 50 Hz 时，它的 脉冲放电周期也是0.02 s，即每隔0.02 s 打下一个点． 请你思考： 1．为什么打点计时器不能使用直流电源？ 2．假设交流电源的频率不是50 Hz，而是60 Hz，打点计 时器还是每隔0.02 s打一个点吗？这时它将每隔多长时间打下 一个点？
二、用打点计时器测量瞬时速度
图4－3
Δx 1．根据平均速度的定义式 v＝ ，当 Δt 很短时，可 Δt Δx 以认为 表示 t 时刻的瞬时速度． Δt 2．图 4－3 所示为用打点计时器打出的一条纸带， 相邻两点间的时间间隔为 T，则 A、B、C 三点对应的速 x1＋x2 x3＋x4 x4＋x5 度为：vA＝ ，vB＝ ，vC＝ . 2T 2T 2T
2.实验前要检查打点计时器的稳定性和清晰程度，必要时 要进行调节或更换器材。 3.使用打点计时器应先通电源，带打点计时器稳定时再用 手拉纸袋。
4.开头的点很密集，只是由于先接通电源后拉动只带和开 始时的速度比较慢造成的，读点时不能从开头处数，而要 向后看，从能够看清楚的某一个点开始。 5.如果输出了n个点，那么，他们的间隔数是（n-1）个， 他们所用的运动时间为（n-1）×0.02s 。