第二講打點計時器的使用實驗一用打點計時器測速度1.要點概覽⑴電磁打點計時器和電火花計時器的構造及工作原理；⑵打點計時器的使用方式及測瞬時速率的技巧；⑶用v-t圖象進行數據剖析。2.內容解讀⑴電磁打點計時器和電火花計時器①用途：計時儀器，同時記錄不同時刻的位置，從而可檢測各點間的距離（物體位移）②電源：交流電③電壓：電磁打點計時器工作電流6V以下；電火花計時器工作電流220V④打點周期：（頻度50Hz）⑵使用打點計時器的步驟①將紙帶穿過限位孔，固定打點計時器；②先開啟電流，之后帶動紙帶運動，紙帶上打出一系列的點，隨后關掉電源；③取下紙帶，選擇比較清晰的一段，估算某兩點間的時間間隔，檢測兩點寬度離。⑶瞬時速率的檢測思想方式：用某段時間內的平均速率簡略代表這段時間內的某點的瞬時速率。所取的時間間隔越接近該點，這些描述方式越確切。示例：如圖，檢測出包括E點在內的D、F兩點間的位移Δx和?x時間Δt，算出紙帶在這兩點間的平均速率v=，用這個平均速率?t代表紙帶經過E點時的瞬時速率。?x可以大致表示E點的瞬時速率，D、F兩點離E點越近打點計時器的頻率，算出?t的平均速率越接近E點的瞬時速率。但是D、F兩點距離過小則檢測偏差減小，應當按照實際情況選定這兩個點。
⑷用v-t圖象進行數據剖析①建立直角座標系：縱軸——時間t（s）；橫軸——速度v(m/s)②描點：借助所測數據估算瞬時速率，選擇合適的單位寬度，在座標紙上描點。③連線：用平滑曲線將描的點聯接上去。④v-t圖象：描述速率隨時間的變化關系。3.例題分析如圖所示，表示用毫米刻度尺檢測打點計時器打出的一條紙帶的數據情況，由此可知紙帶做運動。紙帶在A、B間的平均速率為m/s，紙帶在A、C間的平均速率為m/s。解析：要判定物體的運動狀態，則要看各段時間內平均速率的關系。因為各段時間相等，則從相等時間內的位移方面剖析，也能看出物體是如何運動的。從圖中可以看出紙帶上兩點之間時間相等，距離降低，故做加速運動。=0.2m/s，V＝。.33m/s答案：加速實驗二探究貨車的運動規律1.要點概覽⑴實驗過程：實驗原理、實驗步驟、數據處理⑵規律探究：求瞬時速率，畫出v-t圖象；逐差法估算加速度。2.內容解讀實驗過程①一端附有定滑輪的長木板置于實驗桌上，打點計時器固定在長木板遠離定滑輪的一端。②紙帶穿過打點計時器的限位孔，固定于貨車的旁邊，細繩的一端栓在貨車的后端，越過定滑輪，另一端掛上適當的鉤碼。③將貨車停在緊靠打點計時器的位置，先開啟電源，后釋放貨車。
打完一次紙帶后立刻關掉電源。④換上新紙帶，重復操作三次。⑤在三條紙帶中選擇一條點跡清晰的，舍掉開頭一些過分密集的點，找一個適當的點作為計時起點。⑥每5個點選定一個計數點，進行檢測，并估算出各個計數點的瞬時速率，填入表格。⑦以速率為橫軸，時間為縱軸構建直角座標系，畫出v-t圖象。可觀察到各點大致在一條直線上，則畫成直線。讓盡可能多的點在直線上，不能聯接的點應對稱地分布在直線的左側。3.例題分析例題1：如圖,是貨車在斜面上運動時，通過計時器所得的一條紙帶。各段寬度為OA=6.05cm，OB=13.18cm，OC=21.40cm，OD=30.70cm，OE=41.10cm，OF=52.58cm，⑴根據這種數據求出B、C、D、E各點的速率并畫出速率－時間圖像；⑵通過圖象求出加速度。（取A點為計時開始，打點計時器每隔打一次點，BC、DE間均有四個點未打出）。【思路解析】相鄰兩個計數點之間的時間t＝×5＝OC?OA21.40?6.05OD?OB30.70?13.18v???0.77m/s；v=??0.88m/sB2t0.2c2t0.2OE?OC41.40?21.40v=?m/s?0.99m/sD2t0.2v/(m/s)OF?OD52.58?30.70v=?m/s?1.04m/sE2t0.2速率—時間圖像如圖－4所示⑵可以任意選兩個間隔較遠的點，找出它們的座標值（注意這兩個點不能是我們表t/s?vv?v格中已測得的點），之后再把的它們的座標值代入到公式a==21?tt?t21中,求出加速度,能夠更詳盡地曉得物體的運動情況。
例題2：在研究勻變速直線運動的實驗中，算出貨車經過各計數點瞬時速率如下表所示：計數點序號計數點對應時刻（s）通過計數點的速率（m/s）為了估算加速度，最合理的方式是A.按照任意兩計數點的速率用公式a=Δv/Δt算出加速度B.按照實驗數據畫出v－t圖，量出其夾角，由公式a=tanα求出加速度C.按照實驗數據畫出v－t圖，由圖線上相距較遠的兩點所對應的速率、時間，用公式a=Δv/Δt算出加速度D.依次算出通過連續兩計數點間的加速度，算出平均值作為貨車的加速度答案：C解析：方式A碰巧偏差較大.方式D實際上也僅由始末兩個速率決定，碰巧偏差也比較大，只有借助實驗數據畫出對應的v－t圖，才可充分借助各次檢測數據，減少碰巧偏差。因為在化學圖像中兩座標軸的分度大小常常是不相等的，按照同一組數據，可以畫出夾角不同的許多圖線，技巧B是錯誤的。正確的方式是根據圖線找出不同時刻所對應的速率值，之后借助公式a=Δv/Δt算出加速度，即方式C。例題3：用滴水法可以測定重力加速度的值.方式是：在自來水龍頭下邊固定一塊擋板A，使水一滴一滴斷續地滴落到擋板上，仔細調節水龍頭，致使眼睛正好看到前一水嘀嘀在擋板上的聲音的同時，下一水滴正好開始下落.首先量出水龍頭口離擋板的高度h，再用秒表計時，計時方式是：當看到某一水嘀嘀在擋板上的聲音的同時，開啟秒表開始計時，并數“1”，之后每看到一聲水滴聲，依次數“2、3、4……”，仍然數到“n”時，按下秒表按鍵停止計時，讀出秒表的示數為t.（1）寫出用上述檢測估算重力加速度g的表達式.（2）為了減少偏差，改變h的數據，測出多組數據.次數高度h/cm空中運動時間t/記錄在表格中（表中t是水滴從水龍頭口到A板所用的時間，即水滴在空中運動的時間），請在圖中所示的座標紙上做出適當的圖像，并借助圖像求出重力加速度g的值.（要求兩位有效數字）參考解答：（1）每滴水下落h所用的時間為t′=t，按照自由n?1落體運動規律h=1gt′2可得g=2(n?1)2h.2t2（2）因為h=g，故下落高度h為縱座標，以時間的平方t2為橫t22座標畫h－t2圖像，應為直線，其斜率k=g，g=2k.認真描點畫圖，求2出斜率k，即可求得g.解得g=9.78m/s2.練習題1、在用接在50Hz交流電源上的打點計時器測定貨車做勻加速直線運動的加速度的實驗中，得到如圖所示的一條紙帶，從比較清晰的點開始起，每5個復印點取一個計數點，分別標上0、1、2、3、4…量得與兩點間的距離=30mm，3與4兩點間的距離s=48mm，01s14則貨車在0與1兩點間平均速率為，貨車的加速度為.s30?10?3解析：v?1?m/s=m/s由于s-s=3aT2，所以T0.141s?s48?30a=41??10?3m/s2=m/?0.122、在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，用打點計時器記錄紙帶運動的時間。
計時器所用電源的頻度為50Hz，圖4為一次實驗得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數點間都有四個點未畫出，按時間次序取0、1、2、3、4、5六個計數點，用米尺量出1、2、3、4、5點到0點的距離如圖所示（單位：cm）。由紙帶數據估算可得計數點所代表時刻的即時速率大小＝/s，貨車的加速度大小a＝/s2答案：s，80m/s21、在驗證力的平行四邊形定則的實驗中,按照實驗數據畫出力的圖示(如圖所示).圖上標出了F、、、/四個力，其中不是由彈簧秤直1F2FF接測得的力是（填上述字母）；在該實驗中，須要記錄和觀察的是下邊什么項目。A.記錄力F、間的傾角.記錄力F、和的大小和方向/C.觀察力F、F/的大小是否基本相同D.觀察力F、F/的方向是否基本相同2、在“探究彈力和彈簧伸長的關系”實驗中，用測力計測出彈簧的彈力F，測出彈簧的總寬度l，得到下表中的數據。彈力（）FN0F2彈簧總厚度l（cm）（）由圖讀出的值為；1F2N（2）由表中的數據，可寫出F與l的關系式為：N。3、為檢測鐵塊與木板間的動磨擦質數，某同事采用如圖所示的裝置，將鐵塊置于水平木板上，兩側與紙帶相連，兩側拴有細線，越過固定在木反上端的定滑輪與一重物相連。
在重物在牽引下，鐵塊在木板上向左運動，重物落地后，鐵塊繼續向左做勻減速運動，如圖給出了重物落地后，打點計時器在紙帶上打出的一些點。已知打點計時器所用交流電的頻度為50Hz，不計打點計時器對紙帶的阻力，取重力加速度g=10.0m/s2。則鐵塊勻減速運動的加速度大小a=m/s2，鐵塊與木板間的動磨擦質數=。（結果均保留三位有效數字）4、某同事在探究磨擦力的實驗中采用了如圖所示的操作，將一個長方體鐵塊置于水平桌面上，之后用一個力傳感對鐵塊施加一個水平拉力F，并用另外一個傳感對鐵塊的運動狀態進行檢測打點計時器的頻率，下表是她記錄的實驗數據。鐵塊的重力為，重力加速度g=9.80m/s2,按照表格中的數據回答下述問題（結果保留3位有效數字）：水平拉力實驗次數運動狀態F/N1靜止2靜止3勻速F4勻加速5勻加速（1）鐵塊與桌面間的最大靜磨擦力F＞N；fm（2）鐵塊與桌面間的動磨擦質數??；（3）實驗次數5中檢測到的加速度a?m/s2。5、在探究加速度與力、質量的關系實驗中，貨車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，貨車的加速度可由貨車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點估算出。（1）當滿足關系時，才可以覺得繩對貨車的拉力大小等于盤中砝碼的重力。
（2）實驗中平衡磨擦力的目的是：（3）在驗證牛頓第二定理的實驗中，下述做法錯誤的是（）A．平衡磨擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在貨車上；B．每次改變貨車的質量時，不須要重新平衡磨擦力平衡磨擦力時，應將裝砂的大桶用細繩繞開滑輪；C．實驗時先放開貨車,再接通打點計時器電源.；D．貨車運動的加速度可用天平測出M及m后直接用公式a=mg/M求出。6、（1）為了測定某輛貨車在平直道路上起動時的加速度（貨車起動時的運動可近似看做勻加速運動），某人拍攝了一張在同一底片上多次爆光的相片（如圖)。假如拍攝時每隔2秒爆光一次，貨車車身總長為4.5m，這么這輛貨車的加速度為A.1m/s2B.2m/s2C.3m/s2D.4m/s2（2）實驗中，得到一條紙帶如圖所示，A、B、C、D、E、F為相鄰的6個計數點，若相鄰計數點的時間間隔為t?0.1s，用刻度尺量得AB?1.50cm，EF?3.10cm，則貨車的加速度大小為/s2，由此可進一步求出打下B點??????時貨車的速率大小為__m/s.（結果保留兩位有效數字）參考答案：1、F/,BCD2、（1）（—）（2）F=50（l－）3、4、（1）,(2)(3)5、（1）M>>m；（2）讓貨車遭到的合外力等于鉤碼的重力；（3）ACD6、（1）B（2）
