
用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度
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產(chǎn)品描述
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font>
1、了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。
2、正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
3、會(huì)根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算平均速度。理解用平均速度表示瞬時(shí)速度所采用的等效替代方法。
實(shí)驗(yàn)原理
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用50Hz交流電,每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在與小車連接的紙帶上打下一系列點(diǎn),紙帶上兩點(diǎn)之間的距離表示相應(yīng)時(shí)間Δt內(nèi)的位移Δs,利用公式 v= Δs/Δt 就可以計(jì)算出通過(guò)這段位移的平均速度。當(dāng)Δt 很小,即Δt→0 時(shí),就可以用平均速度替代經(jīng)過(guò)該點(diǎn)或該時(shí)刻的瞬時(shí)速度。
實(shí)驗(yàn)器材
序號(hào) | 實(shí)驗(yàn)箱名稱 | 器材名稱 | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 軌道小車 | 1.2m小車軌道 | 1 | |
2 | 軌道小車 | 鑄鋁底座支持桿組件 | 1 | |
3 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 | 1 | |
4 | 軌道小車 | 紫色小車 | 1 | |
5 | 軌道小車 | 導(dǎo)軌支架 | 1 | |
6 | 軌道小車 | 導(dǎo)軌前擋板組件 | 1 | |
7 | 軌道小車 | 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器托板 | 1 | |
8 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 復(fù)寫紙 | 1 | |
9 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 紙帶 | 1 | |
10 | 軌道小車 | 手?jǐn)Q螺絲m4*30 | 1 | |
11 | 軌道小車 | 手?jǐn)Q螺絲m6*30 | 1 | |
12 | 軌道小車 | 手?jǐn)Q螺絲m6*10 | 6 | |
13 | 軌道小車 | 導(dǎo)軌升降板 | 1 | |
14 | 軌道小車 | 小車釋放器組件 | 1 | |
15 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 紅黑導(dǎo)線 | 1 | |
16 | 高中物理通用組合儀器箱 | 鋼直尺 | 1 |
實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)步驟
1、認(rèn)識(shí)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的基本結(jié)構(gòu),理解其工作原理。
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理是:如圖上所示,在線圈交變磁場(chǎng)和永久磁鐵磁場(chǎng)作用下,振片帶動(dòng)振針上下振動(dòng),在運(yùn)動(dòng)的紙帶上打下一系列點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為0.02s。
2、練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,測(cè)量平均速度。
(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在軌道上,注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶限位孔與軌道縱軸對(duì)齊,使紙帶、小車?yán)€和定滑輪在一條直線上。
(2)安裝復(fù)寫紙:先將復(fù)寫紙調(diào)節(jié)片向外拉出,把復(fù)寫紙圓孔套在復(fù)寫紙定位銷上,然后再向里推進(jìn)調(diào)節(jié)片。
(3)安裝紙帶:將紙帶穿過(guò)限位孔,從復(fù)寫紙下穿過(guò)壓紙框,從另一側(cè)限位孔穿出。
(4)啟動(dòng)電源,等待1~2s 后用手水平拉動(dòng)紙帶,紙帶上打出一系列點(diǎn),隨后立即關(guān)閉電源。
(5)取下紙帶,從能夠看清楚的某個(gè)點(diǎn)開始,往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn),如n 個(gè)點(diǎn),計(jì)算出第一個(gè)點(diǎn)到第n 個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt = 0.02(n-1)。
(6)用刻度尺量出第一個(gè)點(diǎn)到第n 個(gè)點(diǎn)的距離Δs,如圖1.1—3 所示。計(jì)算紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度v =Δs/Δt ,并填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一
Δs/m |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Δt/s |
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v/m·s-1 |
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(7)多次改變手拉動(dòng)紙帶的快慢,重復(fù)步驟(3)~(6),測(cè)量紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度,填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一。
3、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量手拉紙帶的瞬時(shí)速度。
(1) 按實(shí)驗(yàn)步驟2,用手水平拉動(dòng)紙帶,獲得一張打過(guò)一系列點(diǎn)的紙帶。
(2) 根據(jù)紙帶上的點(diǎn),每隔0.1 s(或更短時(shí)間)計(jì)算一次速度:先在紙帶上用數(shù)字0,1,2,…,5 標(biāo)出這些計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量包含這個(gè)點(diǎn)的一小段位移Δs 和對(duì)應(yīng)時(shí)間Δt,并記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二
計(jì)數(shù)點(diǎn) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Δs/m |
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Δt/s |
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v/m·s-1 |
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(3)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二中算出的0,1,2,…,5 各點(diǎn)附近的平均速度v,看作打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度,填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三。以點(diǎn)0 作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三
計(jì)數(shù)點(diǎn) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
v/m·s-1 |
|
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4、用v-t 圖像表示速度
把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三中的v、t 數(shù)據(jù),在v-t 直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)并用一條平滑的曲線“擬合”這些點(diǎn),得到v-t 圖像。
結(jié)果與討論
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是實(shí)驗(yàn)室常用的計(jì)時(shí)裝置。紙帶上的點(diǎn)跡反映了物體運(yùn)動(dòng)的信息,因此對(duì)點(diǎn)跡進(jìn)行處理就能獲得物體運(yùn)動(dòng)的位移、平均速度、瞬時(shí)速度以及加速度等主要物理量。
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