
产品描述
实验目的
1、了解打点计时器的基本结构和工作原理。
2、正确使用打点计时器。
3、会根据纸带上的点迹计算平均速度。理解用平均速度表示瞬时速度所采用的等效替代方法。
实验原理
电磁打点计时器使用50Hz交流电,每隔0.02s打一个点。当小车运动时,打点计时器在与小车连接的纸带上打下一系列点,纸带上两点之间的距离表示相应时间Δt内的位移Δs,利用公式 v= Δs/Δt 就可以计算出通过这段位移的平均速度。当Δt 很小,即Δt→0 时,就可以用平均速度替代经过该点或该时刻的瞬时速度。
实验器材
序号 | 实验箱名称 | 器材名称 | 数量 | 备注 |
1 | 轨道小车 | 1.2m小车轨道 | 1 | |
2 | 轨道小车 | 铸铝底座支持杆组件 | 1 | |
3 | 运动与力 | 电磁打点计时器 | 1 | |
4 | 轨道小车 | 紫色小车 | 1 | |
5 | 轨道小车 | 导轨支架 | 1 | |
6 | 轨道小车 | 导轨前挡板组件 | 1 | |
7 | 轨道小车 | 打点计时器托板 | 1 | |
8 | 运动与力 | 复写纸 | 1 | |
9 | 运动与力 | 纸带 | 1 | |
10 | 轨道小车 | 手拧螺丝m4*30 | 1 | |
11 | 轨道小车 | 手拧螺丝m6*30 | 1 | |
12 | 轨道小车 | 手拧螺丝m6*10 | 6 | |
13 | 轨道小车 | 导轨升降板 | 1 | |
14 | 轨道小车 | 小车释放器组件 | 1 | |
15 | 运动与力 | 红黑导线 | 1 | |
16 | 高中物理通用组合仪器箱 | 钢直尺 | 1 |
实验装置
实验步骤
1、认识电磁打点计时器的基本结构,理解其工作原理。
打点计时器的工作原理是:如图上所示,在线圈交变磁场和永久磁铁磁场作用下,振片带动振针上下振动,在运动的纸带上打下一系列点,相邻两点之间的时间间隔均为0.02s。
2、练习使用打点计时器,测量平均速度。
(1)把打点计时器固定在轨道上,注意打点计时器纸带限位孔与轨道纵轴对齐,使纸带、小车拉线和定滑轮在一条直线上。
(2)安装复写纸:先将复写纸调节片向外拉出,把复写纸圆孔套在复写纸定位销上,然后再向里推进调节片。
(3)安装纸带:将纸带穿过限位孔,从复写纸下穿过压纸框,从另一侧限位孔穿出。
(4)启动电源,等待1~2s 后用手水平拉动纸带,纸带上打出一系列点,随后立即关闭电源。
(5)取下纸带,从能够看清楚的某个点开始,往后数出若干个点,如n 个点,计算出第一个点到第n 个点的运动时间Δt = 0.02(n-1)。
(6)用刻度尺量出第一个点到第n 个点的距离Δs,如图1.1—3 所示。计算纸带运动的平均速度v =Δs/Δt ,并填入实验数据表一
实验数据表一
Δs/m |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Δt/s |
|
|
|
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|
v/m·s-1 |
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(7)多次改变手拉动纸带的快慢,重复步骤(3)~(6),测量纸带运动的平均速度,填入实验数据表一。
3、用打点计时器测量手拉纸带的瞬时速度。
(1) 按实验步骤2,用手水平拉动纸带,获得一张打过一系列点的纸带。
(2) 根据纸带上的点,每隔0.1 s(或更短时间)计算一次速度:先在纸带上用数字0,1,2,…,5 标出这些计数点,测量包含这个点的一小段位移Δs 和对应时间Δt,并记录在实验数据表二。
实验数据表二
计数点 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
Δs/m |
|
|
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|
|
Δt/s |
|
|
|
|
|
v/m·s-1 |
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(3)将实验数据表二中算出的0,1,2,…,5 各点附近的平均速度v,看作打点计时器打下这些点时的瞬时速度,填入实验数据表三。以点0 作为计时零点。
实验数据表三
计数点 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
v/m·s-1 |
|
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4、用v-t 图像表示速度
把实验数据表三中的v、t 数据,在v-t 直角坐标系中描点并用一条平滑的曲线“拟合”这些点,得到v-t 图像。
结果与讨论
电磁打点计时器是实验室常用的计时装置。纸带上的点迹反映了物体运动的信息,因此对点迹进行处理就能获得物体运动的位移、平均速度、瞬时速度以及加速度等主要物理量。
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