高中物理教科版（2019）必修一课件 1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度（20张PPT）

(课件网) 第一章 描述运动的基本概念 实验：用打点计时器测量小车的速度 一、实验设计 使小车拉动纸带运动，用打点计时器按相同的时间间隔在纸带上打出一系列点迹。这些点迹对应着各时刻小车的位置，通过测量各个时刻小车的位置，算出相邻时刻间的位移，由于时间间隔Δt足够小，所以Δt内的 平均速度 对应着这段时间起始点的瞬时速度。 小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、刻度尺、坐标纸。 二、实验器材 1.按图甲安装实验器材。 打点计时器的两个接线柱接到交流电源上(电源频率为50 Hz，电磁打点计时器接6 V低压交流电源，电火花打点计时器接220 V交流电源)。 甲 三、实验操作 2.使小车在木板上保持静止，并靠近打点计时器，开启打点计时器的电源开关。打点计时器稳定工作后，用手拉动细绳，使小车沿木板做直线运动。待小车运动约一半距离时，松开手，使小车依靠惯性继续运动，直到左端。纸带上会留下一系列点迹如图乙所示。 乙 四、数据处理 1.在纸带上选取一段点迹清晰并且没有重叠的区间，把第1个点标为O，而后依次标为A、B、C、D… 2.用刻度尺测量各点的位置(一般使刻度尺的零刻度线与O点对齐，即O点的位置记为0)，记录在下表中。 计数点序号 O A B C D E … 计数点对应的时刻/s 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 计数点对应的位置坐标x/m 3.计算各相邻计时点间的位移xOA、xAB、xBC、xCD、xDE…并记录在下表中。 把相邻计时点间的平均速度当作起始点的瞬时速度(例如把 当作vO)，在如图所示的坐标纸上绘制v－t图像。 五、绘制v－t图像 1.为什么我们可以把相邻计时点的平均速度当作起始点的瞬时速度？ 因为两计时点间的时间间隔很短，即Δt足够小时， 就可以认为是测量时刻(起始点)的瞬时速度。 2.如图乙，OE间的平均速度与OA间的平均速度，二者谁更接近O点的瞬时速度？为什么？ OA间。因为时间间隔Δt越小，Δt内的平均速度越接近起始点的瞬时速度。 1.打点前，应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置。 2.打点时，应先开启电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。 3.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。 4.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，即统一测量出各个计数点到起始点之间的距离。 5.为减小实验误差，A、B、C、D…不一定是连续的计时点，可以每5个点(中间隔4个点)取一个计数点，此时两计数点的时间间隔T＝0.1 s。 六、注意事项 1.(1)打点计时器是记录做直线运动物体的_____和_____的仪器。电火花打点计时器是其中的一种，其工作电压是_____，它靠电火花和墨粉打点，当电源的频率为50 Hz时，它每隔_____秒打一次点。 时间 位移 220 V 0.02 (2)以下是练习使用电火花打点计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是_____。 A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过 限位孔 B.把打点计时器与6 V低压直流电源相连 C.用手水平地拉动纸带，然后启动电源 D.关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0， 用公式v＝ 计算纸带运动的平均速度 BC 2.如图是实验中得到的一条纸带，从0点开始每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率是50 Hz)，依照打点的先后次序编为1、2、3、4、5、6，测得x1＝1.22 cm，x2＝2.00 cm，x3＝2.78 cm，x4＝3.62 cm，x5＝4.40 cm，x6＝5.18 cm。 (1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝_____s。 0.1 (2)计数点2、4之间的平均速度大小v24＝_____m/s。 (3)打点计时器打下计数点3时，纸带的速度大小v3＝_____m/s。 0.32 0.32 3.(2023·山东青岛市高一期中)如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz ... ...