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1、实验：用打点计时器测速度、加速度一、实验目的用打点计吋器测速度、加速度二、实验器材电火花计时器、220V交流电源、刻度尺、纸带、木板、小车、细线、导线、钩码、气垫 导轨、滑块三、实验原理（一）打点计时器测速度、加速度原理1常川的计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器两类，是用来记录时间的仪器。（1）.打点计时器是一种使用低压交流电源的计时器，其工作电压为46V。当电源频率 为50缶，它每隔0.02s打一个点。把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带上 面，通电后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起來，位于振片一端的振针就跟着上卜振动起來，当物休拖看纸带运动时，振针就在纸带上打出一
2、系列的点，这些点记录了运动 物体的位置，也记录了发生这些位移所用的时间。（2）.电火花计时器是利用电火花在纸带上打出小孔，从而显示出电迹的计时器，使用时 墨粉纸盘夹在两条纸带之间，接通220V交流电源，按下开关，计时器发出的脉冲电流经接 止相的放电计、墨粉纸盘到负相的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一列点 迹，电源频率50Hz时，它每隔0.02s打一个点。2. 用打点计时器测瞬时速度- 心 V = 如图，根据量出的A、D间的距离心和时间间隔卜,算出A、D间的平均速度& o用这个速度代表纸带经过A点吋的瞬时速度，如果再小一些（如A、C之间或A、B之 间），用平均速度代表某点的瞬时速度
3、会更精确。、 ABCDE3. 用打点计吋器测加速度由纸带求物体运动加速度的方法：逐差法：如图所示，根据4岭=务幻=.与=30严，求出岭、町 气再 算出叫、巧、气的平均值，即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求 加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据9、S2、S3、,以减小偶然误差。一图象法：根据匀变速直线运动在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内如1的平均速度，即倉 ;求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，再作出一图彖, 图线的斜率即为匀变速直线运动物体的加速度。（二）气垫导轨测速度、加速度原理利用从导轨表面上的小孔喷出的压缩空气，使导轨表血与滑块之间的摩擦力人人减小,
4、气轨上的滑块运动儿乎可以看做是无摩擦的运动。当气轨水平放宜时，白由漂浮的滑块所受 的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。在滑块上 装一与滑块运动方向严格平行、宽度为厶的扌当光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时, 挡光板将遮住照在光敏管上的光朿，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电 门的速度成反比，测出挡光板的宽度厶和遮光吋间则滑块通过光电门的平均速度为:V= O若厶很小，则在厶范围内滑块的速度变化也很小，故对以把平均速度看成是 Ar滑块经过光电门的瞬时速度。厶越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度, 显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑
5、块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等, 毫秒计上显示的吋间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与A厶的大小无关。若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速玄线运动，分别测岀滑块通过相距S2 _ 2的2个光电门的始末速度v,和v2，贝U滑块的加速度：a =勺儿2S四. 实验步骤（一）打点计时器测速度、加速度1. 把附冇滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮仲出桌面，把打点计时器固定在长 木板上没有滑轮的一端，连接好电路C2. 把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点 计时器，并把纸带的一端固定在小车的后而。3. 把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开
6、纸带，让小车拖着纸带运动，打 点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。4. 从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的 地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间 的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T二0.02 s X5=0. 1 s o在选好的计 时起点下面表明A,在第6点下面表明B,在第11点下面表明C，点A、B、C叫做 计数点，两个相邻计数点间的距离分别是上、&、X35. 求速度和加速度（二）气垫导轨测速度加速度启动气源向气轨送气，用清洁的棉纱沾酒精擦拭导轨表而及滑块内表
7、而。在装有与滑块运动方向严格平行的U型挡光板的滑块上，放45个祛码（每个5.（）（） g）, 将滑块放在导轨上轻轻推一下，使Z來回运动，用数字毫秒计测量滑块通过相距50.00 mm 的2个光电门的吋间，仔细调节导轨底脚螺丝（应调节单脚螺丝），使导轨持水平状态。1、将气垫导轨调成水平状态先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内 不同的位置上进行23次，“动态”调平时，当滑块被轻推以5（）cm/s左右的速度（挡光宽度 lcm,挡光时间20ms左右）前进时，通过两光电门所用的时间Z差只能为零点儿毫秒，不 能超过1毫秒，且左右来冋的情况应基本相同。两光电门Z间的距
8、离一般应在50cm70cm Z间。2、测滑块的速度气垫调平后，应将滑块先推向左运动，后推向右运动（先推向右运动，后推向左运动, 或者让滑块自动弹回），作左右往返的测量；从电脑计数器上记录滑块从右向左或从左向右运动时通过两个光电门的时间Atl、At2 ,然后按转换健，记录滑块通过两个光电门速度vl、v2,如此重复3次，将测得的实验数 据计入表，计算速度差值。3. 测滑块的加速度在导轨的单脚螺丝下垫2块垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑，测出速度vl、v2 和加速度a,重复4次，取a。四. 注意事项1. 开始釋放小车时，应使小车靠近打点计时器。2. 先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止
9、运动时及时断开电源。3. 要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4. 牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小 而使各段位移无多人差别，从而使误差增人。加速度的人小以能在6（）cm长的纸带上清楚地 取得六七个计数点为宜。5. 要区别计吋器打出的点为人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点（或者说每5个点）取一个计数点，即时间间隔为r = amx3i = iLif o6. 气轨是一种高精度实验装置，导轨表而和滑块内表而有较高的光洁度，且配合良好。 因此，各组导轨和帘块只能配套使用，不得与英他组调换，实验中要严防敲碰、划伤导轨和 滑块（特
10、别是滑块不能掉在地上）；不得在未通气时就将滑块在导轨上滑动，以免擦伤表曲; 使用完毕，先将滑块収下再关气源；导轨和滑块表血有污物或灰尘时，可用棉纱沾酒梢擦拭 干净；导轨表面气孔很小，易被堵塞，彩响滑块运动，通入压缩空气后要仔细检查，发现气 孔堵塞，可用小于气孔肓径的细钢丝轻轻捅通；实验完毕，应将轨而擦净，用防尘罩盖好。7. 做物理实验，不仅要观察物理现象，还要找到现象中的数量关系，要知道物理虽的数 值，必须进行测量，测量的结果不可能是绝对正确的，测出的数值真实值的差界叫做误差。 从來源看，误差可以分为系统误差和偶然误差两种。五、数据记录表1打点计时器测速度数据记录表计数点1234562 /mt/sv/(m/s)表2气垫导轨测速度数据记录表AtlAt2vlv2123表3气樂导轨测加速度数据记录表L=mV1v2a123六、数据处理及分析
