第4節實驗：用打點計時器測速度一、實驗目的：利用打點計時器測速度并分析物體的運動情況二、實驗原理：（1）用打點計時器在紙帶上打出的點記錄物體的時間和位移信息；（2）用刻度尺量取位移；（3）由求一段時間內的平均速度；（4）由求出某段時間內的平均速度來代替這段時間中間時刻的瞬時速度。三、實驗裝置【儀器介紹】打點計時器（電磁打點計時器或電火花計時器）、紙帶、長木板電磁打點計時器和電火花計時器：電磁打點計時器靠磁體與電流的作用帶動探針振動通過復寫紙打點;它使用電源，由學生電源供電，工作電壓在以下，當電源的頻率是50Hz時，它每隔打一個點，通電前把紙帶穿過，并使它處在復寫紙的面，接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，便振動起來，帶動其上的上下振動。這時，如果紙帶運動，振針就通過復寫紙片在紙帶上留下一行小點，如果把紙帶跟運動的物體連在一起，即由物體帶動紙帶一起運動，紙帶上各點之間的距離就表示相應時間間隔中物體的;；2、電火花計時器靠產生電火花放電蒸發墨粉打點,它的工作電壓為V交流電，這種計時器工作時，紙帶運動受到的阻力比較，實驗誤差也就比較。四、實驗步驟步驟要點電磁打點計時器電火花計時器（1）固定打點計時器打點計時器邊緣與木板邊緣；（2）穿紙帶讓紙帶從復寫紙的下面穿過讓紙帶從墨粉紙盤下面穿過（3）啟動計時器先啟動計時器后拉動紙帶，便于檢查打點是否清晰（4）關閉電源，取下紙帶打完點后，立即關閉電源五、實驗數據及數據處理問題1：上述紙帶上的點直接記錄的物體運動信息有：。問題2：通過測量可以得到的物體運動信息有。問題3：通過計算可以求取的物體運動信息有。問題4：紙帶左端一些密集的點能否作為有效數據？。【例】如圖所示，打點計時器所用電源的頻率為50Hz，某次實驗中得到一條紙帶，用刻度尺測量情況如圖所示，以A點對應時刻為計時起點，后，物體發生的位移是圖中段，其大小為m；這段時間內的的平均速度為________m/s，A、D間的平均速度是________m/s；B點的瞬時速度更接近于________m/s，C點的瞬時速度約為________m/s。【反思】1、在測量位移大小時，有這樣兩種方案：（1）將刻度尺的0刻度線對準A點，然后讀出B、C、D點所對應的刻度值，即測出AB、AC、AD的長度，再用相減的方法求出BC和CD段的長度；（2）用刻度尺測三次，分別測出AB、BC和CD的長度。你覺得更好的方案是，理由：。誤差分析：主要誤差來源減小誤差的方法紙帶與打點計時器間的摩擦用電火花計時器代替電磁打點計時器紙帶、限位孔和木板邊緣平行測量長度時的誤差采用一次測量用平均速度來代替瞬時速度將選用的時間間隔盡量縮小紙帶異常情況的分析：異常情況可能原因解決方法打點時間間隔不穩定交流電頻率不穩定換用穩定的電源紙帶上點跡不清晰（主要針對電磁打點計時器）電壓過低或永久磁鐵磁性太弱將電壓調高或更換磁體振片（或振針）位置過高調節振片（或振針）位置復寫紙使用過久換用新的復寫紙打出短線（主要針對電磁打點計時器）電壓過高或永久磁鐵磁性太強將電壓調低或更換磁體振片（或振針）位置過低調節振片（或振針）位置打出雙點（主要針對電磁打點計時器）振針松動將振針調緊用表格法和圖象法分析數據，便于找運動規律【例】在“用打點計時器測速度”的實驗中，如圖所示給出了從0點開始，每5個點取一個計數點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數點。測得x1＝cm，x2＝cm，x3＝cm，x4＝cm，x5＝cm，x6＝cm。那么：將以上1－5點的速度錄入下列表格中（以A點為計時起點）：時間/s速度/ms-1將表格中的速度時間關系反應到v-t圖象中：由圖象可知，該物體在這段時間內的運動情況為。【練習鞏固】1、打點計時器振針打點周期取決于（）A．交流電源電壓的高低B．交流電源的頻率C．永久性磁鐵的磁性強弱D．振針與復寫紙間的距離2、對電火花計時器和電磁打點計時器的有關說法中，正確的是（）①電磁打點計時器和電火花計時器都是使用交流電源②兩種打點計時器的打點頻率與交流電源的頻率一樣③電火花打點計時器在紙帶上打點也是靠振針和復寫紙④電磁打點計時器打點的是電火花和墨粉A．①②B．③④C．①③D．②④3、利用打點計時器打下的紙帶（）A．能準確測出某點的瞬時速度B．能近似測出某點的瞬時速度C．能準確測出某段時間內的平均速度D．可用任意兩點間的平均速度準確表示某點的瞬時速度一學生在練習使用電磁打點計時器時，紙帶上打出的不是點，而是一些短線，這可能是因為（）A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源電壓不穩定C．電源的頻率不穩定D．振針壓得過緊5、如圖所示是拖動紙帶時打點計時器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E為我們在紙帶上所選的計數點，相鄰計數點間的時間間隔為s，試估算打點計時器打下B、C、D各點時的瞬時速度：vB＝________m/s，vC＝______m/s，vD＝________m/s。【作業】1．電磁打點記時器是一種記時工具，關于它的使用以下說法正確的是（）A．使用電壓為220V交流電B．使用電壓為220V直流電C．使用電壓為4V～6V直流電D．使用電壓為4V～6V交流電2．電磁打點記時器振針打點的周期，決定于（）A．交變電壓的高低B．交變電流的頻率C．永久磁鐵的磁性強弱D．振針與復寫紙的距離3．利用記時器打出的紙帶，關于計數點間的時間間隔，下列說法正確的是（）A．每隔4個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為sB．每隔5個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為sC．每隔5個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為sD．每5個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔為s4．根據打點計時器打出的紙帶，我們可以在紙帶上直接讀出的物理量是（）A．時間間隔B．位移C．瞬時速度D．平均速度5．接通電源與釋放紙帶（或物體），這兩個操作時刻的關系應當是（）A．先接通電源，后釋放紙帶B．先釋放紙帶，后接通電源C．釋放紙帶的同時接通電源D．先接通電源或先釋放紙帶都可以在練習使用電磁打點計時器時，紙帶上打出的是一些短線，這可能是因為（） A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源電壓不穩定 C．打點計時器使用的電壓過高D．振針到復寫紙片的距離太小如圖所示，根據打點計時器打出的紙帶，判斷哪條紙帶表示物體做勻速運動（）8．電磁打點計時器是使用_______電源的_______儀器，電磁打點計時器的工作電壓是_______V；電火花計時器上的電源插頭應插在______V的_______電源插座上。當使用的交流電頻率為50Hz時，它每隔_______s打一次點。9．使用打點計時器時，紙帶應穿過___________，復寫紙應套在___________上，并要放在紙帶______面。10．某同學選出一條打好的紙帶，從能看得清的點開始數起，共有15個點，則打這15個點的過程中，紙帶運動的時間為______s。（所用電源頻率為50Hz）11．打點計時器使用的交變電流的頻率原為50Hz，若某次實驗中交變電流的實際頻率偏小而未被發覺，則紙帶上記錄的時間與真實值比較將___