【实验一:打点计时器及光电门研究匀变速】 |
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1、打点计时器 打点计时器能够每隔0.02s的时间在纸带上打一个点,如果纸带栓到运动的物体上,就会打出一系列的点,每两个点之间的距离就是物体运动的位移,发生这段位移的时间为0.02s,整个纸带可以反应物体的运动过程。 打点计时器有两种:电磁打点计时器和电火花打点计时器。 电磁打点计时器电火花打点计时器打点原理 (1)电磁打点计时器:原理和初中学过的电磁继电器原理相同,通交流电的线圈产生周期性变化的磁场,受到永久磁铁的吸引力,会周期性振动,从而带动振针在复写纸下面的纸带上打点。交变电流的电压为8V,频率为50Hz,周期为0.02s。在打点过程中振针与纸带接触会有摩擦阻力,相比电火花打点计时器误差较大。 (2)电火花打点计时器:纸带上方有一个墨粉盒,墨粉盒下面有个小孔,墨粉盒上面有一个能发出电火花的装置(类似打火机里面的那个东东),接交流电后会周期性发出电火花,从而触动墨粉从下方小孔掉到纸带上。交流电电压为220V,频率为50Hz,周期为0.02s。打点时纸带与墨粉盒不接触,没有摩擦阻力。 操作要求 ①在实验时,为完整记录物体运动过程,要先接通电源,后释放物体。这样开始几个点可能会重复,实验中一般会舍去,所以题目中纸带上第一个点并不代表物体速度为零。 ②打点计时器上有一个限位孔,用来限制纸带不乱跑,在打点之前,要把纸带放平,与长木板平行,确保在运动过程中限位孔与纸带无摩擦,否则会拖慢纸带运动速度产生误差。 ③小车要从靠近打点计时器的地方释放。 2、根据纸带判断物体运动情况 如下图A,如果纸带上打出的点是均匀分布的,即每两个点距离相同,则代表物体做的是匀速直线运动;如下图B,物体运动速度发生变化,相同时间内通过的位移就会不同,相邻两个点之间的间距就会不同 如果B纸带是从左往右运动,那么两点间的距离不断缩小,说明物体减速运动,如果是从右往左运动,那么两点间的距离不断增大,说明物体加速运动。 打点计时器纸带3、求平均速度和瞬时速度 打点计时器纸带平均速度:上图中,每两个点之间有4个点未画出,相邻两个点时间间隔T=0.1s,如果求A—H之间的平均速度,则根据 求平均速度公式瞬时速度:下图中,如果求B点的瞬时速度,则在B点两边各取一段位移,即AC段,然后 求瞬时速度公式因为0.2是一个非常小的时间段,所以AC段的平均速度可以代替B点的瞬时速度。 4、求加速度 在求加速度的时候需要利用纸带上尽量多的数据,这样才能减小偶然误差使结果更准确。 方法一:用逐差法求加速度 逐差法求加速度纸带依据: 具体方法为:从最中间一段把纸带劈开,分为左右两部分(如果总共奇数段,则舍去最中间一段,图中舍去x4),然后用右边最右侧的一段减去左边最右侧的一段, 方法二:利用v-t图象求加速度 分别求出B、C、C、D、F、G点的瞬时速度,在v-t图上描点绘图,图象的斜率就是加速度。 5、利用光电门求瞬时速度 如下图,带有遮光条的物块通过光电门时,数字计时器可以记录遮光条遮光时间△t,遮光条的宽度即为△t内的位移△x,由此可以求出通过光电门时的瞬时速度。 6、考点总结 ①求瞬时速度; ②逐差法求加速度; ③利用v-t图求加速度; ④先接通电源,后释放物体;先断开电源,后取下纸带; ⑤纸带和限位孔之间有摩擦导致测得加速度偏小; ⑥每两个点之间四个点未画出,则这两个点时间间隔为0.1s; ⑦电磁式打点计时器电压为低压电源8V; ⑧利用判断是否是匀变速直线运动,根据纸带判断匀变速运动的方向。 |
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