必修一实验专题试验一：用打点计时器测速度一、实验目的1 . 了解打点计时器的结构、原理及使用方法.2 .会用纸带求速度及根据v-t图象处理数据.二、实验原理1 .打点计时器的原理及使用电火花计时器电磁打点计时器输出正脉冲的接线柱输入负脉冲_的接线柱墨粉纸盘班带线图J / 振片振针k久磁铁,_ 纸带复写纸一＞艮位孔小作 电压 打点 方式220 V交流电6 V交流电周期性产生电火花报针周期性上下振动打点周期记录信息位移、时间三.实验器材打点计时器（电磁打点计时器或电火花计时器 卜纸带、刻度尺、交流电源、导线四、实验步骤1 .把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带 上 面.2 .把电磁打点计时器的两个接线柱接到 6V的低压交流电源上.3 .接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动， 纸带上就打下一系列点.4 .取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点， 如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n—1个，则纸带的运动时 间 At=(n—1)X0.02 s.5 .用刻度尺测量出从开始计数的点到第 n个点间的距离Ax..一 . Ax 6 .利用公式v = -7计算出纸带在这段时间内的平均速度. A tC、D••作 数点”，如 示，依次上A、B为“计图所7 .把纸带上能看得清的某个点作为起始点 Q以后的点分别标Ox\Ax2Bxy C D E x6 F x7 G x8♦ •••• • • ・ •测出O到A、A到B、B到C…之间白勺距离xi、X2、X3….实验注意事项：1 .实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并 要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象.2 .使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定 后，再拉动纸带.3 .手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集4 .使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位 于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复 写纸下面.5 .使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整 振针距复写纸的高度.6 .打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源.7 .对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一 次测量完毕（可先统一测量出各个测量点到起始测量点 O之间的距离）.读数时应估读到毫米的下一位.二、误差分析1 .利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差. 为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移△ x来求平均速度.2 .分段测量计数点间的位移 x带来误差.减小此误差的方法是 一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点 。
的距离，再分别 计算出各计数点间的距离.3 .作v-1图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作 图粗糙等都会带来误差.三、数据处理X3 + X4 X4 + X52T、vD= 2To中描,即得V,建1 .打点计时器打点的周期为 T,则A、R C D••各点的瞬时速 度分别为：VA= X12Tx2、Vb= x2*3、Vc=用横轴表示时间t ,纵轴表示速立直角坐标系.根据测量的数据在坐标点，然后用平滑的曲线把这些点连接起2 . v-t图象到如图所示的v-t图象.利用打点计时器测量加速度数据处理方法：在研究匀变速直线运动中，如图是打点计时器打下的纸带选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点 Q然后每5个点取一个计数点A、B、C D…测出相邻计数点间的距离 si、S2、S3…利用打下 的纸带可以：⑴求任一计数点对应的即时速度 v :如丫三一s3 （其中T=5X 0.02s=0.1s ）求 2T出B、C、Doooooo各点的瞬时速度，然后描绘V t图像，通过图像可以求加速 度⑵利用“逐差法”求a： a s4 s5 s6 2S1 S2 S39T2课时作业（一）一、选择题1 .以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤， 其中有错误的操作是（ ）A .把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上， 并压在纸带下面B.用打点计时器的两个接线柱分别接上导线，与6 V以下低压交流电源相连C.用手水平拉动纸带，然后打开电源 开关D.取下纸带，用刻度尺测量最后一个 点与计时起点的距离Xo,用公式V = x°计算纸带运动的平均速度2 .利用打点计时器打下的纸带（ ）A.能准确测出某点的瞬时速度B.能粗略测出某点的瞬时速度C.能准确测出某段时间内的平均速度D.可用任意两点间的平均速度代表某点的瞬时速度3.根据打点计时器打出的纸带，我们不用测量或计算就能直接得到的物理量是（ ）A.时间间隔 B.位移C.路程 D.速度4,甲和乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度一时间图象分别如图中的a, b直线，在ti时刻（ ）A.它们的运动方向相同B .它们的运动方向相反C.甲的速度比乙的速度大D.乙的速度比甲的速度大5 . 一位同学在使用打点计时器时，纸带上的点不是圆点而是一些短线，这 可能的原因是（ ）A.接到了直流电源上 B.电源电压不稳定C.电源频率不稳定 D.打点针压得过紧二、非选择题6 .如图所示是某同学在做“用打点计时器测速度”实验中获得的一条纸带.(1)已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间 间隔为.(2)A、R C D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有 画出，从图中读出A B两点的间距s =; C点对应的速度是 (计 算结果保留三位有效数字).7 .如图所示纸带是某同学练习使用打点计时器得到的，纸带的右端后通过 打点计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的运动情况是 ，若所用电源 频率为50 Hz, A、B间距离为265 mm从打下A点到打下B点，共13个点迹， 历时 s,位移为 m,这段时间内纸带运动的平均速度为 m/s.8 .在研究物体由静止开始做直线运动的某次实验中， 纸带的记录如图所示， 图中前几个点模糊，因此从A点开始每5个点取一个计数点，试根据纸带求解以 下问题：(1)相邻计数点间的时间间隔是多少?(2) BD段对应的平均速度是多大?(3)打C点时瞬时速度是多大？用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度.如图所示，滑块9.引力作用下先后通过两谑先破和光源.感光器电门，配套的数字毫秒 录了遮光板通过第一个门的时间为At 1 = 0.29过第二个光电门的时间遮光板的宽度为3.0 cm,分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小.10.打点计时器电源频率为50Hz,打下的纸带如图，在纸带上按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共七个计数点，相邻的两点间均有四个点未画出，相邻计数点间的距离 分别是 Si=1.12cm、S2=1.62cm、 S3=2.14cm、 S4=2.65cm、S5=3.13cm、S6 =3.60cm,打下计数点“5”时小车的瞬时速度 V5=m/s,小车的加速度 a=m/ 。
保留2位有效数字)11 .在纸带上确定出A、B、C、D E、F、G共7个计数点其相邻点间的距离如 图所示，每两个相邻的计数点之间还有 4个打印点未画出记AB=x1, BC=x2, CD=x3 DE=x4 EF=x5, FG=x6求小车的加速度以及打下 F点时小车的速度\ 4 C O E F G ()13j62cd^4.38€[o♦ 45.20cm5.99cm6 soem, * 7J52cin，、/* 十 K■ r.I .a12 .某次研究匀变速直线运动的实验中，用打点计时器打出小车带动的纸带如图， 电源频率为50Hz.在纸带上按时间顺序取 0、1、2、3、4、5、6共七个计数 点，每相邻的两点间均有四个点未画出，相邻计数点间的距离分别是S1=1.12cm、S2=1.62cm、S3=2.14cm、S4=2.65cm、S5=3.13cm、%=3.60cm, 计数点间的时间间隔用T表示，则计算小车加速度的公式是 a=代入数据得 a=? 打下计数点 5时小车 的瞬时速度V5=m/0) 0 1 ~2 3 4 3 5~()・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ t|w:•卜： 卜卜二 ■归 ：*|•二 一Si S3 $3 S4 s； s已实验二：探究小车速度随时间变化的规律一 .实验目的1 .进一步练习打点计时器的使用、纸带的数据处理和瞬时速度的测量方法；2 .用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动， 探究小车速度随时间的变化规律；宗魁原理市奇也3 .能用v-t图象探究小车速度随时间的变化规律。
二 .实验原理利用打出的纸带，计算出多个点的瞬时速度，分析速 度和时间的关系1 .计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取 一个很短的时间t,用t内的平均速度作为打该计数点 小车的瞬时速度2 .用描点法作出小车的v-t图象，图象的斜率表示加速度若v-t图象是一条 倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的三 .实验仪器电源、导线、打点计时器、小车、4个25 g的钩码、一端带有滑轮的长木板、 带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸等四 .实验步骤1 .将打点计时器用配套的螺旋夹固定在长木板的一边 ，连接好电路如无 螺旋夹时可在长木板上敲几个长钉紧靠打点计时器的前后借以固定； 有的用大弹簧夹子把打点计时器紧夹在长木板边缘也可，但要注意不能影响打点计时器工 作2 .将挂有重物的细绳跨过滑轮与小车相连接调节滑轮的高度使细线与木 板平行，小车能在木板上平稳滑行，操作时必须注意使细绳的拉力通过小车的重 心，以免小车前进时小车转动或摇晃，可在系好细绳后试拉一下小车，观察车身是 否作直线运动3 .将穿过打点计时器的纸带与小车厢连接操作时要将纸带紧紧地夹在小 车上，以免小车运动时纸带松开，可用弹簧夹子夹住，但不要使纸带破损，以免小 车启动时把纸带拉断。
4 .使小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车在水平长木板上运动，打点计时器同时开始工作，在纸带上打出一系列的点 （操作时应试打几次，不要使点迹过分密集或过分疏散，若觉得太密集时可增加绕过滑轮线 纯下所系的重物，反之则减小5 .打出纸带后，关闭电源，取下纸带，改变钩码的质量，重复上述步骤，多 打出几条纸带（3-5条）6 .实验操作完毕，整理器材，进行数据处理五 .数据处理1 .纸带的选取：选择点迹较清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找到适当 的点为计时起点2 .瞬时速度的计算;0 1 7 3 4 5用公式V1x02 xoi xi2x13 x12 X232T2T2T2TV3X24 X23 X342T2TVnx(n 1)(n 1) x(n 1)n xn(n 1)2T2T实验三：探究求合力的方法1 .实验目的：探究求合力的方法.2 .实验原理：一个力F'的作用效果与两个共点力 F1和F2的共同。