实验,用打点计时器测速度

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本节我们将学习高中物理第一个实验仪器——打点计时器和速度v—时间t图像。

用打点计时器测速度视频


1、打点计时器是一种能够在相同的时间间隔,在纸带上打出一系列点的仪器(简单说就是可以在纸带上打点的仪器,并且每个相邻两个点之间的时间间隔都相等),打点计时器有两类——电磁打点计时器和电火花打点计时器。

2、电磁打点计时器

(1)连接在低压交流电源上,工作电压在6V以下,当电源的频率为50Hz时,每隔0.02秒打一个点,对纸带阻力较大,安全性好。

(2)使用操作:在通电之前,把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带上面。接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动,这时如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点,如果纸带是由运动的物体拉着导致运动,那么纸带上点的情况就可以反应物体的运动情况。

3、电火花打点计时器

(1)连接在高压交流电源上,工作电压是220V,当电源的频率为50Hz时,每隔0.02秒打一个点,对纸带阻力较小,安全性相对较差。

(2)使用操作:使用时,墨粉纸套在纸盘轴上,把纸带穿过限位孔,当接通电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上就打出一行点迹。

           注意:使用打点计时器时,一定要先接通电源,后释放纸带!

4、用打点计时器测量瞬时速度

如需计算纸带上某点的速度(如图E点),只需把此点的相邻两点(DF)之间的平均速度认为此点(E)的瞬时速度,即,以后我们求纸带上某点的速度,都在按照这种方法求,实际上这样求肯定是由误差的,只有当→0时才是E点速度的准确值,所以求纸带上某点的速度,我们要让Δt越小越好,一般取改点相邻两点作为Δt来求改点的瞬时速度。(后面我们学到匀变速直线匀速时,会发现做匀变速运动的物体中间时刻的瞬时速度就是等于相邻两点的平均速度)

 

5、速度v——时间t图像

以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,根据不同时刻所对应的速度,描绘到坐标轴上,用平滑的曲线来拟合各点,得出v—t图像。

关于v—t图像注意的几点:

                (1)v—t图像反应的是物体速度随时间的变化(速度大小和方向的变化)图像。

(2)v—t图像只能描述物体做直线运动,也就是说,一个物体的运动可以用v—t图像来描述的话,那么物体肯定做直线运动。

(3)在v—t图像中,如果图像在第一象限(t轴上方),说明物体向规定的正方向运动;如果图像在第四象限(t轴下方),说明物体向规定的反方向运动。

(4)在v—t图像中,如果图像是一条平行于t轴的直线,说明物体做匀速直线运动(如果图像和t轴重合,说明静止);如果图像是一条倾斜的直线,说明物体在做匀变速直线运动;如果是曲线,说明物体在做非匀变速直线运动。

(5)v—t图像,如果是直线,直线的斜率表示物体的加速度;如果是曲线,曲线上某点的切线斜率表示该时刻的物体加速度。图像与t轴围成的面积表示物体的位移。(这一点在本节中不做要求,后面会具体学到)


例题:

1.接通电源与释放纸带让纸带(随物体)开始运动,这两项操作的时间顺序是( A )

A.先接通电源,后释放纸带

B.先释放纸带,后接通电源

C.释放纸带的同时接通电源

D.先接通电源或先释放纸带都可以

2.在下列四个图象中,表示匀速直线运动的是( BC )

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