高一物理-1.4 實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時器測速度ppt課件

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解打點(diǎn)計(jì)時器的構(gòu)造、原理及運(yùn)用方法。了解打點(diǎn)計(jì)時器的構(gòu)造、原理及運(yùn)用方法。(2)學(xué)會用打點(diǎn)計(jì)時器丈量物體的速度。學(xué)會用打點(diǎn)計(jì)時器丈量物體的速度。(3)能利用能利用vt圖像分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描畫物體的運(yùn)動。圖像分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，描畫物體的運(yùn)動。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理(1)打點(diǎn)計(jì)時器的原理及運(yùn)用：打點(diǎn)計(jì)時器的原理及運(yùn)用： 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時器、學(xué)生電源、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)打點(diǎn)計(jì)時器、學(xué)生電源、刻度尺、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙。線、坐標(biāo)紙。 四、實(shí)驗(yàn)過程四、實(shí)驗(yàn)過程 1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 (1)把電磁打點(diǎn)計(jì)時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把電磁打點(diǎn)計(jì)

2、時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面。把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在紙帶上面。 (2)把電磁打點(diǎn)計(jì)時器的兩個接線柱接到把電磁打點(diǎn)計(jì)時器的兩個接線柱接到6 V的低壓交流的低壓交流電源上。電源上。 (7)把紙帶上能看得清的某個點(diǎn)作為起始點(diǎn)把紙帶上能看得清的某個點(diǎn)作為起始點(diǎn)O，以后，以后的點(diǎn)分別標(biāo)上的點(diǎn)分別標(biāo)上A、B、C、D作為作為“計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖141所示，依次測出所示，依次測出O到到A、A到到B、B到到C之間的之間的間隔間隔x1、x2、x3。圖圖141 (2)利用利用vt圖像分析物體的運(yùn)動圖像分析物體的運(yùn)動 vt圖像。圖像。 用橫軸表示時間用橫軸表示

3、時間t，縱軸表示速度，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)丈量的數(shù)據(jù)在坐建立直角坐標(biāo)系。根據(jù)丈量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)銜接起來，即得到如圖些點(diǎn)銜接起來，即得到如圖142所示的所示的vt圖像。圖像。 vt圖像的意義。圖像的意義。 vt圖像非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，圖像非常直觀地反映了速度隨時間變化的情況，它并不是物體運(yùn)動的軌跡。它并不是物體運(yùn)動的軌跡。 圖圖142 五、本卷須知五、本卷須知 (1)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時器固定好，以免拉動紙帶時晃實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先悄然試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯景象

4、。動，并要先悄然試?yán)垘?，?yīng)無明顯的阻滯景象。 (2)運(yùn)用計(jì)時器打點(diǎn)時，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打運(yùn)用計(jì)時器打點(diǎn)時，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)穩(wěn)定后再拉動紙帶。點(diǎn)穩(wěn)定后再拉動紙帶。 (3)手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集。 (4)運(yùn)用電火花計(jì)時器時，應(yīng)留意把紙帶正確穿好，墨粉運(yùn)用電火花計(jì)時器時，應(yīng)留意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方；運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，應(yīng)讓紙帶穿過紙盤位于紙帶上方；運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。 (5)運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，如打出點(diǎn)較輕或是短線，運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器

5、時，如打出點(diǎn)較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。 (6)打點(diǎn)計(jì)時器不能延續(xù)任務(wù)太長時間，打點(diǎn)之后應(yīng)立打點(diǎn)計(jì)時器不能延續(xù)任務(wù)太長時間，打點(diǎn)之后應(yīng)立刻封鎖電源?？谭怄i電源。 (7)對紙帶進(jìn)展丈量時，不要分段丈量各段的位移，正對紙帶進(jìn)展丈量時，不要分段丈量各段的位移，正確的做法是一次丈量終了確的做法是一次丈量終了(可先一致丈量出各個丈量點(diǎn)到可先一致丈量出各個丈量點(diǎn)到起始丈量點(diǎn)起始丈量點(diǎn)O之間的間隔之間的間隔)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。 六、誤差分析六、誤差分析 (1)利用平均速度來替代計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時速度本身帶來系利用平均速度來替代計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬

6、時速度本身帶來系統(tǒng)誤差。為減小誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移統(tǒng)誤差。為減小誤差，應(yīng)取以計(jì)數(shù)點(diǎn)為中心的較小位移x來求平均速度。來求平均速度。 (2)丈量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移丈量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移x帶來誤差。減小此誤差的方帶來誤差。減小此誤差的方法是一次丈量完成，即一次測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)法是一次丈量完成，即一次測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始計(jì)數(shù)點(diǎn)O的間隔，再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔。的間隔，再分別計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔。 (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間t搞錯。幾個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間搞錯。幾個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為隔為t(n1)0.02 s。而非。而非tn0.02 s。 (4)作作vt圖像不用坐標(biāo)紙、尺子，坐

7、標(biāo)單位選定的圖像不用坐標(biāo)紙、尺子，坐標(biāo)單位選定的不合理，作圖粗糙帶來誤差。不合理，作圖粗糙帶來誤差。 七、它案設(shè)計(jì)七、它案設(shè)計(jì)(常用測速度的方法常用測速度的方法) 除用打點(diǎn)計(jì)時器測速度外，還可用以下的方法進(jìn)展丈量：除用打點(diǎn)計(jì)時器測速度外，還可用以下的方法進(jìn)展丈量： 1借助傳感器用計(jì)算機(jī)測速度借助傳感器用計(jì)算機(jī)測速度 如圖如圖143是一種運(yùn)動傳感器的原理圖，這個系統(tǒng)由是一種運(yùn)動傳感器的原理圖，這個系統(tǒng)由A、B兩個小盒子組成。將紅外線、超聲波發(fā)射器兩個小盒子組成。將紅外線、超聲波發(fā)射器A盒固定在小車盒固定在小車上，接納傳感器上，接納傳感器B盒固定在某一位置并調(diào)整其高度與傳感器盒固定在某一位置并調(diào)整

8、其高度與傳感器A等高。小車上等高。小車上A盒發(fā)射器對著接納器盒發(fā)射器對著接納器B，并處在同不斷線上。，并處在同不斷線上。將接納傳感器將接納傳感器B探測到的紅外線、超聲波到達(dá)的時間差等數(shù)據(jù)探測到的紅外線、超聲波到達(dá)的時間差等數(shù)據(jù)輸入輸入圖圖143 2利用光電門測瞬時速度利用光電門測瞬時速度 實(shí)驗(yàn)安裝如圖實(shí)驗(yàn)安裝如圖144所示，使一輛小所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有車從一端墊高的木板上滑下，木板旁裝有光電門，其中光電門，其中A管發(fā)出光線，管發(fā)出光線，B管接納光線。管接納光線。當(dāng)固定在車上的遮光板經(jīng)過光電門時，光線當(dāng)固定在車上的遮光板經(jīng)過光電門時，光線被阻撓，記錄儀上可以直接讀出

9、光線被阻被阻撓，記錄儀上可以直接讀出光線被阻擋的時間。這段時間就是遮光板經(jīng)過光電擋的時間。這段時間就是遮光板經(jīng)過光電圖圖144 3利用頻閃照相分析計(jì)算物體的速度利用頻閃照相分析計(jì)算物體的速度 頻閃照相法是一種利用照相技術(shù)，每間隔一定時間曝頻閃照相法是一種利用照相技術(shù)，每間隔一定時間曝光，從而構(gòu)成間隔一樣時間的影像的方法。在頻閃照相中光，從而構(gòu)成間隔一樣時間的影像的方法。在頻閃照相中會用到頻閃燈，它每隔相等時間閃光一次，例如每隔會用到頻閃燈，它每隔相等時間閃光一次，例如每隔0.1 s閃光一次，即每秒閃光閃光一次，即每秒閃光10次。當(dāng)物體運(yùn)動時，利用頻閃燈次。當(dāng)物體運(yùn)動時，利用頻閃燈照明，照相機(jī)可

10、以拍攝出該物體每隔相等時間所到達(dá)的位照明，照相機(jī)可以拍攝出該物體每隔相等時間所到達(dá)的位置。經(jīng)過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。置。經(jīng)過這種方法拍攝的照片稱為頻閃照片。 圖圖145中是采用每秒閃光中是采用每秒閃光10次拍攝的小球沿斜面次拍攝的小球沿斜面滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的滾下的頻閃照片，照片中每兩個相鄰小球的影像間隔的時間就是時間就是0.1 s，這樣便記錄了物體運(yùn)動的時間。而物體，這樣便記錄了物體運(yùn)動的時間。而物體運(yùn)動的位移那么可以用尺子量出。運(yùn)動的位移那么可以用尺子量出。圖圖145 與打點(diǎn)計(jì)時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光頻率與打點(diǎn)計(jì)時器記錄的信息相比，頻閃燈的閃光

11、頻率相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時器交變電源的頻率，而一樣時間間隔出相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時器交變電源的頻率，而一樣時間間隔出現(xiàn)的影像那么相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)跡。因此，運(yùn)現(xiàn)的影像那么相當(dāng)于打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)跡。因此，運(yùn)動物體的頻閃照片既記錄了物體運(yùn)動的時間信息，又記動物體的頻閃照片既記錄了物體運(yùn)動的時間信息，又記錄了物體運(yùn)動的位移信息。至于求平均速度和瞬時速度，錄了物體運(yùn)動的位移信息。至于求平均速度和瞬時速度，兩者都是一樣的。兩者都是一樣的。 例例1電磁打點(diǎn)計(jì)時器是一種運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器是一種運(yùn)用_電源的計(jì)電源的計(jì)時儀器，它的任務(wù)電壓為時儀器，它的任務(wù)電壓為_V以下，當(dāng)電源頻率為以下，當(dāng)電源頻率為50 Hz時，每隔

12、時，每隔_s打一個點(diǎn)；運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，打一個點(diǎn)；運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，應(yīng)將紙帶穿過應(yīng)將紙帶穿過_，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并要放在紙帶的帶的_面；打點(diǎn)時應(yīng)先面；打點(diǎn)時應(yīng)先_，再讓紙帶運(yùn)動。，再讓紙帶運(yùn)動。 解析解析電磁打點(diǎn)計(jì)時器需求運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器需求運(yùn)用6 V以下的低壓交流以下的低壓交流電源，它每隔一個周期打一個點(diǎn)，因此紙帶上相鄰兩個點(diǎn)電源，它每隔一個周期打一個點(diǎn)，因此紙帶上相鄰兩個點(diǎn)之間的時間間隔為一個周期；運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，紙之間的時間間隔為一個周期；運(yùn)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器時，紙帶應(yīng)穿過兩個限位孔，復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，紙帶要放在帶應(yīng)穿過兩個限位孔，復(fù)寫

13、紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，紙帶要放在復(fù)寫紙的下面；打點(diǎn)時應(yīng)先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動。復(fù)寫紙的下面；打點(diǎn)時應(yīng)先接通電源，再讓紙帶運(yùn)動。 答案答案交流交流60.02兩個限位孔上接通電源兩個限位孔上接通電源 例例2打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50 Hz，某次，某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺丈量情況如圖實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，用毫米刻度尺丈量情況如圖146所示，紙帶在所示，紙帶在A、C間的平均速度為間的平均速度為_ m/s，在，在A、D間的平均速度為間的平均速度為_ m/s，B點(diǎn)的瞬時速度更接近于點(diǎn)的瞬時速度更接近于_ m/s。圖圖146答案答案0.350.420.35 例例3如圖如圖147所示，是一條利用打點(diǎn)計(jì)時所示，是一條利用打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶，器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計(jì)數(shù)點(diǎn)，是七個計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到到0的間隔如下圖。求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時速度并畫出速的間隔如下圖。求出各計(jì)