實驗一打點計時器

STYLEREF"標題1”課題：第二節(jié)勻變速直線運動的實驗探究PAGE1第12頁共12頁2012-2013年秋季晉江市英林中學電子教案本課題：第二節(jié)勻變速直線運動的實驗探究授課時間：2012/10/17授課教師：高一年陳勇教學目的使用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度教學重點知識重點：1、打點計時器的原理與應用2、頻閃照相法及應用3、勻變速直線運動的實驗探究知識難點知識難點：1、會分析打點計時器打出的紙帶或頻閃照片，據(jù)此判斷物體的運動狀況2、靈活運用所學勻變速直線運動的規(guī)律公式進行復雜計算3、能分析實驗中誤差產(chǎn)生的原因，并能針對誤差原因采取不同的措施減小實驗誤差教學過程教學方法和手段引入練習使用打點計時器演示概念分析

一、實驗目的使用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度。二、實驗原理設(shè)物體做勻加速直線運動，加速度是a，在各個連續(xù)相等的時間T里的位移分別是s1、s2、s3……，則有：△s=s2－s1=s3－s2=s4－s3=……=aT2由上式還可得到s4－s1=（s4－s3）+（s3－s2）+（s2－s1）=3aT2同理有s5－s2=s6－s3=……=3aT2可見，測出各段位移s1、s2……即可求出……再算出a1、a2……的平均值，就是我們所要測定的勻變速直線運動的加速度。下圖是用電火花計時器打得的一條理想紙帶，紙帶記錄了做勻加速直線運動小車的運動情況，圖中標出編號分別為0、1、2、3、4、5、6的7個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔均為T，測得相鄰兩計數(shù)點間的距離分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，則待測小車運動的加速度為（用逐差法計算得到）：其中，

三、實驗器材電火花計時器或電磁打點計時器，一端附有滑輪的長木板，小車，紙帶，刻度尺，導線，電源，鉤碼，細繩。打點計時器原理簡介打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，工作電壓為4—6V，當電源的頻率是50Hz時，它每隔0.02s打一個點，因此紙帶上的點就表示了與紙帶相連的物體在不同時刻的位置，研究紙帶上點之間的間隔，就可以了解物體運動的情況。電磁打點計時器構(gòu)造：電磁打點計時器使用：電火花計時器構(gòu)造：電火花計時器使用：實驗器材安裝

四、實驗步驟（1）把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面。把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。（2）把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼。把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。（3）把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點。換上新紙帶，重復實驗三次。（4）從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點。為了測量方便和減小誤差，通常不用每打一次點的時間作為時間的單位，而用每打五次點的時間作為時間的單位，就是T=0.02×5=0.1s。在選好的開始點下面標明A，在第六點下面標明B，在第十一點下面標明C，在第十六點下面標明D，……，點A、B、C、D……叫做計數(shù)點，如圖所示。兩個相鄰計數(shù)點間的距離分別是s1、s2、s3……（5）測出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6的長度，把測量結(jié)果填入下表中。（6）根據(jù)測量結(jié)果，利用“實驗原理”中給出的公式算出加速度a1、a2、a3的值。注意：T=0.1s。求出a1、a2、a3的平均值，它就是小車做勻變速直線運動的加速度。把計算的結(jié)果填入下表中。小車做勻變速直線運動的加速度a=

五、數(shù)據(jù)處理計算小車的加速度a=T=0。1s六、注意事項（1）紙帶與細繩要和木板平行，小車運動要平穩(wěn)。在安裝儀器時，要注意讓滑輪伸出桌面外；細繩應與木板平行；實驗前要檢查打點計時器是否安裝良好，兩根導線是否與低壓電源4～6V交流輸出連接。如果用電火花計時器，并不需要使用低壓電源。實驗時要注意保護小車及滑輪，要避免它們被碰壞或跌壞。（2）小車的加速度應大一些，以便能在紙帶上約50cm范圍內(nèi)清晰地取五個以上的計數(shù)點。選取記數(shù)點時可去掉紙帶上剛開始密集的部分，一般隔5個計時點取一個計數(shù)點。（3）實驗中應先通電，后讓小車運動；實驗后先斷電后取紙帶。（4）選取紙帶時，除了要求點跡清晰之外，還應看看相鄰計數(shù)點間的距離之差s是否相等。如果在誤差范圍內(nèi)s相等的，則可認為小車是做勻加速直線運動，可以選用這樣的紙帶。在分析紙帶時，要仔細地數(shù)點，給計數(shù)點標上號碼。不要逐段測量各段的位移，應該用長刻度尺一次測量分段讀數(shù)，讀數(shù)時應讀到毫米下一位。別忘了相鄰記數(shù)點間的時間間隔T=0.1s。

學生分組實驗例題講解【例１】

下面是幾個同學打出的幾條紙帶，關(guān)于紙帶所對應的運動情況正確的是（計數(shù)點按打點的先后順序編號）（）A.甲、丁圖表示物體做勻速運動B.丙圖表示物體做減速運動C.乙圖中若s6－s5＝s5－s4＝s4－s3＝s3－s2＝s2－s1，則物體做勻變速運動D.乙圖中若Δs恒定，且s1＝Δs/2，則表示物體做初速為零的勻加速直線運動答案：BCD【例２】

例2、在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，對于減小實驗誤差來說，下列方法有益的是（）A.把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位來選取記數(shù)點B.使小車運動的加速度盡量小些C.舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰，點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗分析：選取記數(shù)點可以使用于測量和計算的相鄰點間的間隔增大，在用直尺測量這些點間的間隔時，在一次測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A選項正確。在此實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點很密，長度測量的相對誤差較大，測量準確度會降低。因此使小車的加速度略大一些較好，如果每五個點取一個記數(shù)點，那么以能在紙帶上50cm長度內(nèi)清楚地取出7－8個記數(shù)點為宜，C項保證了選點的正常，D項是物體做勻變速直線運動的前提，故A、C、D正確。

【例３】例3、在“測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，得到記錄紙帶如圖所示，圖中的點為記數(shù)點，在每兩相鄰的記數(shù)點間還有4個點沒有畫出，則小車運動的加速度為（單位：m/s2）（）A.0.2B.2.0C解：在此題中，每5個點取一個記數(shù)點，所以每相鄰兩記數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1s。由圖可知，任意兩個連續(xù)相等的時間間隔T內(nèi)的位移之差為2.00cm＝0.02m。由公式Δs＝aT2有：m/s＝2.0m/s2。

課堂練習【模擬試題】（答題時間：30分鐘）1、電磁打點計時器是一種使用______電源的計時儀器，它的工作電壓是______。如圖所示，A是______，B是______，C是______，D是______，E是______，F(xiàn)是______。2、電火花打點計時器是____儀器。目前實驗室所用的電火花打點計時器中，電源為____電源，所加電壓為____V。3、每當交流電變化一個周期，打點計時器在紙帶上打____個點。我國交流電的頻率是50Hz，紙帶上每兩個點之間的時間間隔是____s。4、在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，兩個計數(shù)點之間的時間間隔是____s（交流電的頻率為50Hz）。5、在用電磁打點計時器研究物體運動性質(zhì)的實驗中，在下列可供選擇的器材中將需要選用的器材代號填在橫線上____。A.打點計時器；B.天平；C.低壓交流電源；D.低壓直流電源；E.紙帶；F.小車與鉤碼；G.秒表；H.長木板，一端帶滑輪；I.刻度尺；J.彈簧秤；K.砝碼；L.導線。6、根據(jù)打點計時器打出的紙帶，不用公式能直接從紙帶上得到的物理量是[]A.時間間隔 B.位移C.平均速度 D.加速度7、利用打點計時器測定物體做勻變速直線運動的加速度時，在紙帶上所打的一系列點，如圖下所示，各相鄰的計數(shù)點的距離分別為sI、sII、sIII、……，則下面各關(guān)系式中不正確的是（）A.sII－sI＝aT2 B.sIII－sI＝2aT2C.sII－sI=sIII－sII D.sIII－sII=aT2/28、如圖所示是用打點計時器打出的一條紙帶，其計數(shù)周期為T，運動加速度和打D點時瞬時速度分別用a和vD表示，下列選項正確的是（）A.B. C. D.

9、某小車在做變速直線運動時，（1）在實驗紙帶上選取若干計數(shù)點，其計數(shù)周期為T，小車在任意兩個連續(xù)計數(shù)周期里位移差均為Δs、則小車做____運動，加速度a____。（2）某次實驗紙帶記錄如圖所示，根據(jù)圖中標出的數(shù)據(jù)，可以判定物體做____運動，圖中從A點開始，每打5個點取一個計數(shù)點，則物體的加速度為____m/s2，其中D點對應的速度為____m/s。10.如圖是某同學測量勻變速直線運動的加速度時，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔4個點取一個計數(shù)點，圖上注明了他對各計數(shù)點間距離的測量結(jié)果。（1）為了驗證小車的運動是勻變速運動，請進行下列計算，填入表內(nèi)（單位：cm）s2－s1s3－s2s4－s3s5－s4s6－s5各位移差與平均值最多相差______cm，由此可以得出結(jié)論：小車的位移在________范圍內(nèi)相等，所以小車的運動是________。（2）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，可以求得物體的加速度a==______m/s2。（3）根據(jù)a=，可求出a1==_____m/s2，a2==______m/s2，a3==______m/s2，所以，==___