實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速第1頁(yè)/共15頁(yè)

古時(shí)候由于生產(chǎn)力不發(fā)達(dá)，計(jì)時(shí)的方法是滴水法和回影法等原始的方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，今天的計(jì)時(shí)方法既有鐘表等一般的計(jì)時(shí)器，又有精確度極高的光電計(jì)時(shí)器，在實(shí)驗(yàn)室中我們用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，分為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器，那么它們的工作原理、構(gòu)造及使用是怎樣的呢？第2頁(yè)/共15頁(yè)學(xué)點(diǎn)1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器⒈對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的認(rèn)識(shí)⑴電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：它是一種記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器。當(dāng)接通6V以下低壓交流電源時(shí)，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便上下振動(dòng)起來(lái)，位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)而打點(diǎn)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn)，當(dāng)交流電源頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s。⑵電火花計(jì)時(shí)器：它是利用火花放電在紙帶上打出小點(diǎn)而顯示點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器。當(dāng)接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它也是每隔0.02s打一次點(diǎn)，即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也是0.02s。第3頁(yè)/共15頁(yè)⑶電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力小，比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差小。⑷打在紙帶上的點(diǎn)，記錄了紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，如果把紙帶跟物體連在一起，紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置。

說(shuō)明：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的原理基本一樣，打點(diǎn)的時(shí)間間隔都是0.02s，所以今后的敘述中不再區(qū)分，統(tǒng)稱打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用電磁感應(yīng)原理，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示；電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶上打點(diǎn)的，其結(jié)構(gòu)如圖乙所示。甲乙圖1-4-1第4頁(yè)/共15頁(yè)

實(shí)驗(yàn)步驟：⑴把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上，按照要求裝好紙帶。⑵打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接交流電源。⑶接通電源，用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出了一行小點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源。⑷取下紙帶，從能看得清的某個(gè)點(diǎn)數(shù)起，數(shù)一數(shù)紙帶上共有多少個(gè)點(diǎn)，如果共有n個(gè)點(diǎn)，那么點(diǎn)的間隔數(shù)為n-1個(gè)，則紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝0.02（n-1）s。⑸用刻度尺測(cè)量一下從開始計(jì)數(shù)的一點(diǎn)到最后一點(diǎn)n間的距離。⑹利用公式v=Δx/Δt計(jì)算出紙帶在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度。2.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用

說(shuō)明：

①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄運(yùn)動(dòng)物體在一定時(shí)間間隔內(nèi)位移的儀器。②在使用前應(yīng)了解它的結(jié)構(gòu)，在使用時(shí)要遵照操作規(guī)程。第5頁(yè)/共15頁(yè)1【例1】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用______電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作

電壓是________V，當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，它每隔______s打一

次點(diǎn)。使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過(guò)________，復(fù)寫紙應(yīng)套在

________上，并要放在紙帶的____面；應(yīng)把________電源用導(dǎo)線接

在_________上；打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先__________，再讓紙帶運(yùn)動(dòng)。

【解析】電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量時(shí)間的儀器，使用低于１０V低壓交流電源，它每隔一個(gè)周期打一個(gè)點(diǎn)，因此紙帶上的兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為交流電的周期，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，紙帶應(yīng)穿過(guò)限位孔，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，打點(diǎn)時(shí)要先接通電源再讓紙帶運(yùn)動(dòng)。使用電火花計(jì)時(shí)器分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中：⑴在如下基本步驟中，正確的排列順序?yàn)開___________________。

A.把電火花計(jì)時(shí)器固定在桌子上

B.安放紙帶

C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)

D.接通220V交流電源

E.按下脈沖輸出開關(guān)，進(jìn)行打點(diǎn)⑵在安放紙帶時(shí)，要檢查墨粉紙盤是否已經(jīng)正確地套在__________上，

還要檢查_____________是否夾在紙帶之間。交流接通電源低于60.02限位孔定位軸上低壓交流接線柱紙盤軸墨粉紙盤A、B、D、E、C第6頁(yè)/共15頁(yè)⑶用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度的方法與步驟：

①把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌子上。

②按照說(shuō)明把紙帶裝好。

③啟動(dòng)電源，用手水平地拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一系列的點(diǎn)。隨后立即關(guān)閉電源。

④取下紙帶，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，每隔0.1s，即每５個(gè)點(diǎn)取１個(gè)“測(cè)量點(diǎn)”標(biāo)出０，１，２，…，５，如圖1-4-3所示。學(xué)點(diǎn)2用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度⑴電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)和原理。⑵練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)情況。圖1-4-3第7頁(yè)/共15頁(yè)

⑤根據(jù)v＝Δx/Δt計(jì)算出0，1，2，…,5各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，并記入下表中，點(diǎn)０作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，t＝０，便可看出手拉紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化情況。

說(shuō)明：

①在使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)把紙帶穿過(guò)限位孔，把復(fù)寫紙片壓在紙帶上，在使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)，把墨粉紙盤套在紙盤軸上。②使用時(shí)，必須先通電，再拉動(dòng)紙帶。③測(cè)量瞬時(shí)速度在選擇測(cè)量點(diǎn)0，1，2，…，5時(shí)，每隔0.1s選擇一個(gè)較好，方便計(jì)算；在選擇位移Δx時(shí)，應(yīng)包含上面這個(gè)點(diǎn)的一段位移。④用平均速度v=Δx/Δt代替測(cè)量點(diǎn)的瞬時(shí)速度，選取的Δx越小（即Δt越短），平均速度越接近瞬時(shí)速度，誤差越小。第8頁(yè)/共15頁(yè)【例2】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺測(cè)量情況如圖1-4-4所示，紙帶在A、C間的平均速度為____m/s，在A、D間的平均速度為_____m/s,B點(diǎn)的瞬時(shí)速度更接近于______m/s。【答案】0.17m/s0.350.420.35圖1-4-4用同一底片對(duì)著小球運(yùn)動(dòng)的路徑每隔0.1s拍一次照，得到的照片如圖1-4-5所示。求１到６間小球的平均速度。2圖1-4-5第9頁(yè)/共15頁(yè)學(xué)點(diǎn)3

用圖象表示速度

以速度v為縱軸，時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出的各時(shí)刻的瞬時(shí)速度值，用描點(diǎn)法在坐標(biāo)系中描出各個(gè)點(diǎn)，再用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來(lái)，就得到一條能反映速度隨時(shí)間變化關(guān)系的圖線，描述速度v與時(shí)間t關(guān)系的圖象，叫做速度—時(shí)間圖象或v－t圖象。

說(shuō)明：

①勻速直線運(yùn)動(dòng)的圖象是一條平行于t軸的直線。勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向都不隨時(shí)間變化，其v－t圖象如圖1-4-6（1）所示。②從勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象不僅可以看出速度的大小，而且可以求出位移，據(jù)位移公式x=vt，在速度圖象中就對(duì)應(yīng)著邊長(zhǎng)分別為v和t的一塊矩形面積（圖（2）中畫斜線的部分）。③從v-t圖上可以直觀地看出速度隨時(shí)間的變化情況。（1）（2）圖1-4-6第10頁(yè)/共15頁(yè)【例3】在研究物體做變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算出了物體在各不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度如下表⑴畫出物體的v－t圖象。⑵若０到１兩測(cè)量點(diǎn)間距離Δx=5.6cm,試求出t=0.06s時(shí)的瞬時(shí)速度。【解析】采用描點(diǎn)法作出v-t圖象；用０到１間的平均速度代替t=0.06s時(shí)的瞬時(shí)速度。【答案】(1)如圖1-4-7所示（２）56cm/s圖1-4-7第11頁(yè)/共15頁(yè)如圖1-4-8所示是一條利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到０的距離如圖1-4-8所示，求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并畫出速度—時(shí)間圖象。3【答案】v1=0.195m/sv2=0.40m/sv3=0.51m/sv4=0.69m/sv5=0.70m/s圖1-4-8第12頁(yè)/共15頁(yè)

當(dāng)電源頻率低于50Hz時(shí)，實(shí)驗(yàn)中實(shí)際時(shí)間間隔大于0.02s,數(shù)值計(jì)算時(shí)，若仍用0.02s作為時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算，實(shí)驗(yàn)數(shù)值比物體的實(shí)際速度偏大。1、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，振針每隔0.02s在紙帶上打一個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)在用此打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定物體的速度，當(dāng)電源的頻率低于50Hz時(shí)，數(shù)據(jù)計(jì)算仍然是按照每隔0.02s打一點(diǎn)來(lái)處理的，則測(cè)出的速度數(shù)值與物體的實(shí)際速度相比，是偏大還是偏小？為什么？2.平常我們見(jiàn)到的計(jì)時(shí)儀表如手表或電子表等，都是用指針?biāo)缚潭然蝻@示屏上的數(shù)字表示出時(shí)間，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器既沒(méi)