14實驗：用打點計時器測速度

1、一、兩種打點計時器一、兩種打點計時器電磁打點計時器電磁打點計時器1 1、電磁打點計時器、電磁打點計時器1 1）構(gòu)造）構(gòu)造2 2）原理）原理3 3）工作電壓：工作電壓：6V6V以下以下直流？直流？交流？交流？接接4-6V4-6V交流電交流電振片振片振針振針接線接線柱柱線圈線圈永久永久磁鐵磁鐵限位限位孔孔紙帶紙帶定位定位軸軸復(fù)寫復(fù)寫紙紙當給電磁打點計時器通電后，線圈產(chǎn)生磁場當給電磁打點計時器通電后，線圈產(chǎn)生磁場放在線圈中的振片被磁化，由于線圈通的是放在線圈中的振片被磁化，由于線圈通的是交變電流，電流方向不斷變化，振片就會因交變電流，電流方向不斷變化，振片就會因反復(fù)地受到向上、向下的吸引而不停地振動

2、反復(fù)地受到向上、向下的吸引而不停地振動起來當交變電流的頻率是起來當交變電流的頻率是50 Hz時，電磁打時，電磁打點計時器的振針每點計時器的振針每0.02 s打下一個點打下一個點.NSNSSNSNSNNSSNNSSNNSSNNSSNNSN S 4）電磁打點計時器的使用）電磁打點計時器的使用用限位孔限定紙帶，復(fù)寫紙壓在紙帶的上用限位孔限定紙帶，復(fù)寫紙壓在紙帶的上面通電，振片帶動振針打點若紙帶運動，面通電，振片帶動振針打點若紙帶運動，其上就會留下一行小點其上就會留下一行小點如由物體帶動紙帶運動，物體的位移就對應(yīng)如由物體帶動紙帶運動，物體的位移就對應(yīng)為紙帶上相應(yīng)點間的距離，運動時間可由該為紙帶上相應(yīng)點

3、間的距離，運動時間可由該距離上點痕的數(shù)目計算距離上點痕的數(shù)目計算穿孔穿孔 壓復(fù)壓復(fù) 通電通電 打點打點2 2、電火花計時器、電火花計時器1 1）構(gòu)造：）構(gòu)造：2 2）原理：）原理：脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生電火花生電火花3 3）工作電壓：工作電壓：220V220V尖端放電尖端放電4）電火花計時器的使用）電火花計時器的使用使用時，墨粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿使用時，墨粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿過限位孔當接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)過限位孔當接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙

4、盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上就打出一行點跡的紙帶上就打出一行點跡這種計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力這種計時器工作時，紙帶運動時受到的阻力比較小，實驗誤差也比較小比較小，實驗誤差也比較小套軸套軸 穿孔穿孔 通電通電 按脈按脈 打點打點電火花計時器是：利用電火花計時器是：利用火花放電火花放電使使墨粉在紙帶上打出墨點，而顯示出墨粉在紙帶上打出墨點，而顯示出點跡的計時儀器點跡的計時儀器. .打點計時器是一種使用打點計時器是一種使用交流電源交流電源的的計時計時儀器儀器，它每隔，它每隔0.02s0.02s打一個點（由于打一個點（由于電源電源頻率頻率

5、是是50Hz50Hz）。）。 紙帶上的紙帶上的點表示點表示了相應(yīng)運動物體在不同了相應(yīng)運動物體在不同時刻的時刻的位置位置，研究紙帶上所打點的間隔，研究紙帶上所打點的間隔就可以了解物體運動的情況。就可以了解物體運動的情況。 相同點：打點頻率相同相同點：打點頻率相同不同點：不同點：A:A:打點方式不同打點方式不同3 3、兩種打點計時器的共同點與不同點、兩種打點計時器的共同點與不同點電磁打點計時器：是振針上下振動，通過復(fù)電磁打點計時器：是振針上下振動，通過復(fù)寫紙在紙帶上打點寫紙在紙帶上打點電火花計時器：是電火花將墨粉蒸發(fā)到紙帶電火花計時器：是電火花將墨粉蒸發(fā)到紙帶上打點紙帶運動受阻較小，實驗誤差較小上

6、打點紙帶運動受阻較小，實驗誤差較小B.B.電源電壓不同電源電壓不同 電磁打點計時器：電磁打點計時器：6V6V以下交流電以下交流電 電火花計時器：電火花計時器：220V220V交流電交流電C.C.振針打點時與紙帶接觸，會對紙帶產(chǎn)振針打點時與紙帶接觸，會對紙帶產(chǎn)生阻礙作用；生阻礙作用； 而火花放電基本不會阻礙紙帶的運動而火花放電基本不會阻礙紙帶的運動電磁打點計時器電磁打點計時器電火花計時器電火花計時器電源電源性質(zhì)性質(zhì)6V以下交流電源220V交流電源打點打點頻率頻率打點時間間隔0.02s，頻率50hz打點時間間隔0.02s，頻率50hz打點打點方式方式振針通過復(fù)寫紙在紙帶上打點電火花放電使墨粉在紙帶

7、上成點阻力阻力來源來源紙帶與限位孔、限位盤的摩擦；振針與紙帶打點接觸時的摩擦紙帶與限位孔、限位盤的摩擦電火花計時器比電磁打點計時器更精確一同學在使用打點計時器時，紙帶上點一同學在使用打點計時器時，紙帶上點不是圓點而是一些短線，這可能的原因不是圓點而是一些短線，這可能的原因是（是（ ）A A接在直流電源上接在直流電源上 B B電源電壓不穩(wěn)電源電壓不穩(wěn)C C電源頻率不穩(wěn)電源頻率不穩(wěn) D D打點針壓得過緊打點針壓得過緊 二二.練習使用打點計時器練習使用打點計時器1.了解打點計時器的結(jié)構(gòu)和使用要求、注意事項，了解打點計時器的結(jié)構(gòu)和使用要求、注意事項，把打點計時器固定好。把打點計時器固定好。2.按照說明

8、連接使用儀器并把紙帶裝好。按照說明連接使用儀器并把紙帶裝好。3.啟動電源，用手水平地拉紙帶，紙帶上就打出一啟動電源，用手水平地拉紙帶，紙帶上就打出一 行小點。隨后立即關(guān)閉電源。行小點。隨后立即關(guān)閉電源。4.取下紙帶，觀察點子的分布情況，選擇適當?shù)挠嬋∠录垘В^察點子的分布情況，選擇適當?shù)挠嫈?shù)點，注意計數(shù)點間的時間間隔。數(shù)點，注意計數(shù)點間的時間間隔。5.用刻度尺分別測量出第一個點到第用刻度尺分別測量出第一個點到第n個點的距離個點的距離.把測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中把測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中.2.505.498.9913.01單位單位 cm O A B C D表表1 紙帶在幾段時間中的位移和

9、平均速度紙帶在幾段時間中的位移和平均速度OAABBCCDDEEFx/cmv/m.s-12.500.422.993.504.020.500.580.67三三.用打點計時器測量瞬時速度用打點計時器測量瞬時速度cmx/st/)./(1smV 表表2.紙帶在幾段時間中的平均速度紙帶在幾段時間中的平均速度012345677.409.4511.4013.4715.6517.6519.6020.030.20.20.20.20.20.20.20.20.3700.4730.5700.6740.7830.8830.9801.00V 0.370 0.473 0.570 0.674 0.783 0.883 0.980

10、 1.000 1 2 3 4 5 6 7t/0.2sv/(ms-1)1.00.80.60.40.2四、紙帶處理四、紙帶處理：ABCD相等的時間內(nèi)位移相等相等的時間內(nèi)位移相等-勻速直線運動勻速直線運動相等的時間內(nèi)位移增大相等的時間內(nèi)位移增大-加速直線運動加速直線運動相等的時間內(nèi)位移減小相等的時間內(nèi)位移減小-減速直線運動減速直線運動1.判斷物體的運動規(guī)律判斷物體的運動規(guī)律下圖所示為同一打點計時器打出的下圖所示為同一打點計時器打出的4條紙帶，其條紙帶，其中，平均速度最大的是哪一條中，平均速度最大的是哪一條A 2 .計算變速直線運動中某段的平均速度計算變速直線運動中某段的平均速度0 A B C D E

11、X1X2X3X4X5XXXXXTXtXXVAB12TXtXXVVDE45表1： 紙帶在某段時間內(nèi)的平均速度點子數(shù)點子數(shù)n點子間隔點子間隔數(shù)數(shù)n-1運動時間運動時間t/s位移位移/m平均速度平均速度/ ms 650.100.07700.770D、F兩點離兩點離E越近，算出的平均速度越接近越近，算出的平均速度越接近E點的瞬時速度。然而點的瞬時速度。然而D、F兩點過小則測量誤兩點過小則測量誤差增大。應(yīng)該根據(jù)實際情況選取這兩個點。差增大。應(yīng)該根據(jù)實際情況選取這兩個點。3 .用打點計時器測量瞬時速度用打點計時器測量瞬時速度 打點計時器所用電源的頻率為打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，某次，某次實驗中

12、得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量實驗中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測量的情況如圖所示，紙帶在的情況如圖所示，紙帶在A、C間的平均速度間的平均速度為為_m/s，在，在A、D間的平均速度為間的平均速度為_m/s，B點的瞬時速度更接近于點的瞬時速度更接近于_m/s.(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字)0.350.350.42012345表表1 1 手拉紙帶在幾段時間中的位移和平均速度手拉紙帶在幾段時間中的位移和平均速度區(qū)間區(qū)間0-11-22-33-44-50-50.060.060.060.060.060.302.689.002.251.801.351.000.1670.2250.3000.3750.

13、4470.300每隔兩點選一個點每隔兩點選一個點表表2 手拉紙帶在幾個時刻的瞬時速度手拉紙帶在幾個時刻的瞬時速度位置012345t/s00.240.180.120.060.300.1250.2500.1880.4880.3500.413x0 x1x4x5x/mV/m.s-10.50 0.75 1.001.401.651.95選擇每個點取一個計數(shù)點選擇每個點取一個計數(shù)點如圖如圖1 14 46 6所示是一條利用打點計時器打出所示是一條利用打點計時器打出的紙帶，的紙帶，0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6是七個計數(shù)點，是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到各計數(shù)點到0 0的距離如圖所示，則打計數(shù)點的距離如圖所示，則打計數(shù)點1 1、4 4時紙帶的瞬時速度分別為時紙帶的瞬時速度分別為_、_ 圖圖1 14 46 6我國使用的交流電的頻率是我國使用的交流電的頻率是50 Hz50 Hz，而美國使用的，而美國使用的交流電的頻率為交流電的頻率為60 Hz60 Hz，同樣的紙帶實驗，紙帶長，同樣的紙帶實驗，紙帶長度、拉動紙帶的速度完全相同，在我國和美國兩度、拉動紙帶的速度完全相同，在我國和美國兩地區(qū)所得到的紙帶上被打點的個數(shù)