【實驗目的】：
1、了解電磁打點計時器和電火花打點計時器的基本構成，知道打點計時器的計時原理，并學會使用打點計時器。
2、通過實例學會根據紙帶上的點分析小車的運動性質。
3、通過實例學會根據紙帶上的點分析打點計時器打各點時的瞬時速度。
4、通過實例學會根據紙帶上的點求小車的加速度。
【實驗原理】：
1、利用 打出的紙帶上記錄的數(shù)據，以尋找小車速度隨時間變化的規(guī)律。
2、如果紙帶上點之間的間隔均勻，則說明與紙帶相連的物體作 運動。若x為相鄰兩點之間的距離，T為打點周期，則物體速度的大小為v = 。
3、用x1、x2、x3、……表示相鄰兩點間的距離，若△x＝x2－x1＝x3－x2＝……＝恒量，即連續(xù)相等的時間間隔內物體的位移之差為恒量，則說明與紙帶相連的物體的運動為 運動。
4、由紙帶求作勻變速運動的物體的瞬時速度的方法：。
5、由紙帶求作勻變速運動的物體的加速度：
（1）用“逐差法”求加速度：即根據（T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔）求出、、，再求a1、a2、a3的平均值即為物體運動的加速度。
（2）用v－t圖法求加速度：作勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度，等于物體在該段時間中間時刻的即時速度。求出各計數(shù)點對應的小車的速度，作出v－t圖線，圖線的斜率即為物體運動的加速度。
【實驗器材】：
電火花打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、鉤碼、細線、墨粉紙盤、刻度尺。
【打點計時器】
1、打點計時器是一種記錄 、 的儀器。使用的是 電，電源的頻率為 Hz，每隔 s打一個點。
2、電磁打點計時器與電火花計時器的對比
【實驗步驟】：
1、把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，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、把一條細線拴在小車上，使細線跨過滑輪，下邊掛上合適的 。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 后，放開 ，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一行小點，隨后立即關閉電源。換上新紙帶，重復實驗二次。
4、從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭比較密集的點跡，在后邊便于測量的地方找一個點做計時起點。為了測量方便和減少誤差，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 s ×5=0.1 s 。在選好的計時起點（第1點）下面標明O，在第6點下面標明A，在第11點下面標明B……，點A、B、C……叫做計數(shù)點，兩個相鄰計數(shù)點間的距離分別是x1、x2、x3…… 填入下表。最后求得平均值。
用逐差法計算加速度的值，a= m/s2。
5、計算出各計數(shù)點對應的瞬時速度，以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標系，做出圖像，求得圖線的斜率即為運動物體的加速度。
【注意事項】：
開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。
先接通電源，計時器工作后，再放開小車，當小車停止運動時及時斷開電源。
要防止鉤碼落地及小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。
4、牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別，從而使誤差增大。加速度的大小以能在60cm長的紙帶上清楚地取得六七個計數(shù)點為宜。
一定要區(qū)別計時器打出的自然點和人為選取的計數(shù)點。一般在紙帶上每5個自然點取一個計數(shù)點，間隔為0.1 s 。
二、針對練習
1．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，下列做法不能減小實驗誤差的是（ ）
A．選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位
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)囊徊糠诌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
2．在實驗中，利用紙帶上的數(shù)據得出各計數(shù)點的瞬時速度后，以速度v為縱軸，以時間t為橫軸建立直角坐標系。某次實驗中某同學描出的點如圖所示。在直角坐標系上一共描出了10個點。
下列思考有道理的是（ ）
①這10個點無論如何也不在一條直線上，因此小車運動的v-t圖線不可能為一條直線，而應為一條光滑的曲線
②這10個點中有6個點雖然不在一條直線上，但它們在一條直線附近，只有F和B兩點離這條直線太遠
③在8個點當中只有4個點能畫在一條直線上（A、D、G、I），有6個點不在該直線上，這條直線肯定不能表示小車運動的規(guī)律
④與直線偏差較小的點（C、E、H、J）可能是實驗誤差造成的，而與直線偏離較大的點（B、F）則可能是實驗中出現(xiàn)錯誤造成的
A．①③B．②④C．①②D．③④
3．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法正確的是（ ）
A．通過調節(jié)滑輪的高度，使小車、紙帶、細繩和定滑輪上邊緣在一條水平線上
B．坐標軸的單位長度越小越好
C．開始打點前要先接通電源后釋放小車，打完點后要先斷開電源后取紙帶
D．槽碼的質量越大越好
4．下圖所示是_____計時器（填“電磁”或“電火花”），其工作時使用______（選填“交變”或“直流”）電源，工作電壓為______V，當電源的頻率是50Hz時，每隔_____s打一次點。下列用一條紙帶穿法正確的是______（填A或者B）
5．（1）使用電磁打點計時器時，應將計時器接到______
A．直流電源上 B．交流電源上 C．直流、交流電源均可
（2）如圖，使用電火花打點計時器來分析木塊拖動紙帶運動情況，如下基本步驟中，正確的排列順序為：______
A．安裝好紙帶
B．把電火花打點計時器固定在桌子上
C．松開紙帶讓小車帶著紙帶運動開始打點
D．接通220V電源
E．關閉電源，取下紙帶
6．在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中：
（1）圖1中打點計時器乙的工作電壓為_______（填“交流”或“直流”）_______V。若提供的實驗器材中同時有甲、乙兩個打點計時器，優(yōu)先選用_______（填“甲”或“乙”）。
（2）下列操作中正確的有_______。
A．在釋放小車前，小車要靠近打點計時器
B．打點計時器應放在長木板有滑輪的一端
C．應先接通電源，后釋放小車
D．跨過滑輪所吊重物越重越好，可以減小阻力的影響
（3）小蘭同學打出的一條紙帶如圖2所示，為在紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s，則實驗時紙帶的_______端是和小車相連的（選填“左”或“右”）。打點計時器打下C點時小車的速度大小為_______m/s（結果保留兩位有效數(shù)字）。
7．（1）常用的打點計時器有電磁式和電火花式兩種，它們都必須使用______（填“直流”或“交流”）電源才能工作，電火花打點計時器的工作電壓為______V；如果使用的電源頻率為，則打相鄰兩點的時間間隔為______s；
（2）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列做法正確的是_____；
A．先使紙帶運動，再接通電源
B．先接通電源，再使紙帶運動
C．將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處
D．將接好紙帶的小車停在靠近打點計時器處
（3）某次實驗打點計時器使用的交流電的頻率為，紙帶的記錄如圖所示，圖中O點為紙帶的第一個點，接下來的前幾個點模糊，因此從A點開始每打五個點取一個計數(shù)點：
推測紙帶的運動是______運動；（填“加速”或“減速”或“勻速”）在打出A、F這兩點的時間間隔中，紙帶運動的平均速度是______；B點的瞬時速度為______。
8．某同學利用如圖所示裝置研究小車的勻變速直線運動。
（1）電磁打點計時器是一種使用________（選填“交流”或“直流”）電源的計時儀器，它的工作電壓是，當電源的頻率為時，它每隔________s打一次點。
（2）某同學實驗中獲得一條紙帶，如圖所示，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出。已知所用電源的頻率為，則打A點時小車運動的速度大小________，小車運動的加速度大小________。（結果要求保留兩位有效數(shù)字）
（3）如果當時電網中交變電流的頻率是，而做實驗的同學并不知道，由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏________。（選填“大”或“小”）
9．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖6甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出，電火花計時器接220 V、50 Hz交變電源。他經過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時小車的瞬時速度如下表：
(1)設電火花計時器的打點周期為T，計算vF的公式為vF＝________；
(2)根據(1)中得到的數(shù)據，以A點對應的時刻為t＝0，試在圖乙所示坐標系中合理地選擇標度，作出v－t圖像。( )
(3)利用該圖像求得小車的加速度a＝________m/s2；（結果保留2位有效數(shù)字）
(4)如果當時電網中交變電流的電壓變成210 V，而做實驗的同學并不知道，那么加速度的測量值與實際值相比________（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。
參考答案
1．B
2．B
3．AC
4． 電火花 交流 220 0.02 B
5． B BADCE
6． 交流 220 乙 AC 左 1.5
7． 交流 220 0.02 BD 加速 0.37m/s 0.25m/s
8． 交流 0.02 0.34 0.39 大
9． 0.40 不變工作電源
打點原理
誤差
電磁打點計時器
電火花計時器
x1
x2
x3
x4
x5
x6
對應點
B
C
D
E
F
速度（m/s）
0.141
0.185
0.220
0.254
0.301

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