打点计时器的实验
一、实验目的
练习使用电火花计时器或电磁打点计时器,利用打上点的纸带研究物体的运动情况;学会测量平均速度和瞬时速度。
二、实验器材电火花计时器或电磁打点计时器,纸带,刻度尺,导线,电源
三、实验步骤
(1)把电火花计时器固定在桌子上,检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上,检查两条白纸带是否已经正确的穿好,墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间。
(2)把计时器上的电源插头插在交流220 V电源插座上。
(3)按下脉冲输出开关,用手水平的拉动两条纸带,纸带上就打下一列小点。
(4)取下纸带,从能看得清的某个点开始,数一数纸带上共有多少个点。如果共有n个点,点子的间隔数就为n-1个,用t=0.02(n-1)s计算出纸带的运动时间t.
(5)用刻度尺测量一下,打下这些点,纸带通过的距离s有多长。
(6)利用公式计算出纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表1中。
(7)在纸带上找出一些连续点,分别标上序号。用刻度尺测出两个相邻点间的距离,根据这些数据,计算出各时刻的瞬时速度。运用你学过的知识,判断纸带的运动是匀速运动还是变速运动,并把判断的结果和理由写清楚。根据测量数据做出小车运动的速度-时间图象。
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 $ V_E = \frac{X_{DF}}{t_{DF}}$ ,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$t_{DF} \rightarrow 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 $\Delta t$ 越小越好,一般取改点相邻两点作为 $\Delta t$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)
在具体的实验操作中,需要注意的有:
1.打点计时器使用的电源是交流电源,电磁打点计时器电压是4~6V;电火花打点计时器电压是220V。
2.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是小横线、重复点或点迹不清晰,应调整振针距复写纸片的高度,使之大一点。
3.复写纸不要装反,每打完一条纸带,应调整一下复写纸的位置,若点迹不够清晰,应考虑更换复写纸。
4.纸带应捋平,减小摩擦力,从而起到减小误差的作用。
5.使用打点计时器,应先接通电源,待打点计时器稳定后再放开纸带。
6.使用电火花计时器时,还应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间;使用打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。
7.处理纸带数据时,密集点的位移差值测量起来误差大,应舍去;一般以五个点(中间间隔四个)为一个计数点。
8.描点作图时,应把尽量多的点连在一条直线(或曲线)上不能连在线上的点应分居在线的两侧。误差过大的点可以舍去。
9.打点器不能长时间连续工作。每打完一条纸带后,应及时切断电源。待装好纸带后,再次接通电源并实验。
10.在实验室使用打点计时器时,先将打点计时器固定在实验台上,然后接通电源。
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