高中物理人教版 (新课标)必修14 实验:用打点计时器测速度复习ppt课件
展开这是一份高中物理人教版 (新课标)必修14 实验:用打点计时器测速度复习ppt课件,共33页。PPT课件主要包含了图1-4-1,图1-4-2,图1-4-3,图1-4-4,图1-4-5,图1-4-6,图1-4-7等内容,欢迎下载使用。
一、实验目的(1)了解打点计时器的结构、原理及使用方法。(2)学会用打点计时器测量物体的速度。(3)能利用v-t图像分析实验数据,描述物体的运动。
二、实验原理(1)打点计时器的原理及使用:
三、实验器材 打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。 四、实验过程 1.实验步骤 (1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面。 (2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上。
(7)把纸带上能看得清的某个点作为起始点O,以后的点分别标上A、B、C、D……作为“计数点”,如图1-4-1所示,依次测出O到A、A到B、B到C……之间的距离x1、x2、x3……。
(2)利用v-t图像分析物体的运动 ①v-t图像。 用横轴表示时间t,纵轴表示速度v,建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,即得到如图1-4-2所示的v-t图像。 ②v-t图像的意义。 v-t图像非常直观地反映了速度随时间变化的情况,它并不是物体运动的轨迹。
五、注意事项 (1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。 (2)使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。 (3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。 (4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面。
(5)使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度。 (6)打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源。 (7)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。
六、误差分析 (1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 (2)测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的距离。
(3)计数点间的时间Δt搞错。几个计数点间的时间间隔为Δt=(n-1)×0.02 s。而非Δt=n×0.02 s。 (4)作v-t图像不用坐标纸、尺子,坐标单位选定的不合理,作图粗糙带来误差。
七、它案设计(常用测速度的方法) 除用打点计时器测速度外,还可用以下的方法进行测量: 1.借助传感器用计算机测速度 如图1-4-3是一种运动传感器的原理图,这个系统由A、B两个小盒子组成。将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上,接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高。小车上A盒发射器对着接收器B,并处在同一直线上。将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入
2.利用光电门测瞬时速度 实验装置如图1-4-4所示,使一辆小车从一端垫高的木板上滑下,木板旁装有光电门,其中A管发出光线,B管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时,光线被阻挡,记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电
3.利用频闪照相分析计算物体的速度 频闪照相法是一种利用照相技术,每间隔一定时间曝光,从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯,它每隔相等时间闪光一次,例如每隔0.1 s闪光一次,即每秒闪光10次。当物体运动时,利用频闪灯照明,照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。
图1-4-5中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s,这样便记录了物体运动的时间。而物体运动的位移则可以用尺子量出。
与打点计时器记录的信息相比,频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率,而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹。因此,运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息,又记录了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度,两者都是一样的。
[例1] 电磁打点计时器是一种使用________电源的计时仪器,它的工作电压为________V以下,当电源频率为50 Hz时,每隔________s打一个点;使用电磁打点计时器时,应将纸带穿过________,复写纸套在定位轴上,并要放在纸带的________面;打点时应先________,再让纸带运动。
[解析] 电磁打点计时器需要使用6 V以下的低压交流电源,它每隔一个周期打一个点,因此纸带上相邻两个点之间的时间间隔为一个周期;使用电磁打点计时器时,纸带应穿过两个限位孔,复写纸套在定位轴上,纸带要放在复写纸的下面;打点时应先接通电源,再让纸带运动。 [答案] 交流 6 0.02 两个限位孔 上 接通电源
[例2] 打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸带,用毫米刻度尺测量情况如图1-4-6所示,纸带在A、C间的平均速度为____ m/s,在A、D间的平均速度为____ m/s,B点的瞬时速度更接近于____ m/s。
[答案] 0.35 0.42 0.35
[例3] 如图1-4-7所示,是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示。求出各计数点的瞬时速度并画出速度-时间图像。
同理v3=0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s。以O点为坐标原点,横坐标表示时间,纵坐标表示速度建立直角坐标系。根据前面计算出的结果在直角坐标系中描点,然后连线得到速度-时间图像如图所示。 [答案] 见解析
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