脈沖電壓經放火針、墨粉紙盤到紙盤軸,產生火花放電
(3)工作電流:交流 220V
打點計時器的作用
(1)測時間
(電源頻度50Hz,每隔 0.02 s秒打一個點)
(2)測位移
(3)研究紙帶 → 研究物體運動
練習使用打點計時器
1、操作步驟
(1)固定計時器
(2)穿紙帶
(3)啟動電源,拉紙帶,隨后立刻關電源
2、紙帶的簡單處理 ——測平均速度
(1)需檢測的量:
(2)關系式:
數據處理
目的是研究紙帶或與紙帶相連的物體的運動狀況。
設打點計時器打點的時間間隔為T,那么紙帶上相鄰兩個點所表示的時間間隔就是T。如果數出紙帶上一系列點的總量為N, 則打這種點所用的總時間為 t=(N-1)T。如果測出這N個點之間的總距離▲X ,則t時間內紙帶運動的平均速度為
原則:準確性 可行性
用打點計時器檢測瞬時速率
注意事項
①打點計時器在紙帶上應打出輕重合適的小圓點,如遇見打出的是短橫線,應調整一下振針距復寫紙片的高度使之減小一點。
②使用計時器打點時,應先接通電源,待打點計時器穩定后,再釋放紙帶。
③釋放物體前,應使物體停在緊靠打點計時器的位置。
④使用電火花計時器時,應注意把兩條白紙帶正確穿好,墨粉紙盤夾在兩紙帶之間,使用電磁打點計時器時物理實驗用小車,應讓紙帶通過限位孔,壓在復寫紙下邊。
探究貨車速率和時間的關系
實驗目的
學會打點計時器的使用、紙帶數據處理、測瞬時速率以及速率-時間圖像的基礎上,運用這種知識和技能探究貨車速率隨時間變化的關系。
實驗器材
電磁打點計時器,紙帶,復寫紙片,低壓電源,小車,細繩,一端附有滑輪的長木板,刻度尺,鉤碼,兩根導線。
實驗過程
1. 把一端附有滑輪的長木板水平置于實驗桌上,并使滑輪伸開桌面,把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端,連接好電路
2. 把一條細繩拴在貨車上,使細繩越過滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,啟動電源,然后放開貨車,讓貨車拖著紙帶運動,打完一條后,關閉電源
3. 換上紙帶,重復操作三次
注意事項
1.在安裝儀器時,要注意讓滑輪伸開桌面外;細繩應與木板平行;打點計時器應與低壓電源4~6V交流輸出聯接;如果用電火花計時器,不再須要使用低壓電源;實驗時要注意保護貨車及滑輪,要防止它們被碰壞或跌壞。
2.選擇紙帶的原則:點跡清晰且連續相等時間內的位移差大致相等。
3.注意計時點和計數點的區別
4. 先啟動計時器后放開紙帶,隨后關掉電源
數據處理
列表法
紙帶的選定:選擇兩條比較理想的紙帶,舍掉開頭的比較密集的點;確定零點,選取5-6個計數點,標上0、1、2、3、4、5 。
應區別打點計時器打出的點和人為選定的計數點(一般相隔0.1s取一個計數點)
采集數據的方式:先量出各個計數點到計時零點的距離,然后再估算出相鄰的兩個計數點的距離。
不要分段檢測各段位移,應盡可能一次檢測完畢(可先統一量出到計數點0之間的距離),讀數時應估讀到最小刻度(毫米)的下一位。
設計表格,利用第一章檢測各計數點的瞬時速率的方式,算出數值并計入表格。
圖象法
1.建系:以速率橫軸,時間為縱軸,選擇合適的標度(圖象要盡可能遍布坐標系),建立坐標系。
2.描點:觀察和思索點的分布趨勢。
3.擬合:從點的分布趨勢看,描出的點都大致落在一條直線上。用直線擬合,讓盡可能多的點處在直線上,不在直線上的點應對稱地分布在直線兩旁。
本實驗實測化學量是各計數點之間的距離和計數時間。
處理數據
選擇一條較理想的紙帶,用平均速率取代瞬時速率的方式得到各計數點的瞬時速率.
實驗推論
小車的速率隨時間的降低而均勻降低
小車速率隨時間漸漸減小;相同時間里,速度增量相同;成正比……
探究加速度與力,質量的關系解讀
探究加速度與力,質量的關系時一個十分重要的實驗,引入控制變量法這一重要的實驗技巧。今天我們來詳盡解說探究加速度與力,質量的關系的實驗。
實驗目的
(1)掌握用控制變量法研究數學規律
(2)學會借助圖象處理數據的方式
(3)驗證牛頓第二定律
實驗原理
控制變量法
先控制貨車的質量m不變,討論加速度a與力F的關系;
在控制小盤和砝碼的質量不變,即力F不變,改變貨車的質量m,討論加速度a與m的關系。
實驗步驟
1. 測量:
用天平測出貨車的質量m,小盤和砝碼的總質量M,把數值記錄出來。
2. 安裝:
按照實驗要求把器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細線系在貨車上。
3.平衡摩擦力:
把長木板無滑輪的一端墊高一些,平衡摩擦力。
4. 操作:
①把細繩系在貨車上并繞開滑輪懸掛小盤,先接通電源后放開面包車。打點完成后切斷電源,取下紙帶,在打點的紙帶上標記紙帶的號碼。
②保持貨車的質量不變,在小盤 內裝入質量為M',M'',M'''...的砝碼,重復步驟4。M',M''物理實驗用小車,M'''...的數值都要記錄在紙帶上(或表格內)
③ 用縱座標表示加速度,橫座標表示力,根據實驗結果在座標平面上描出相應的點,并畫出a-F的圖象。
④保持小盤及砝碼的質量不變,在貨車上依次降低砝碼(做好記錄),重復上述步驟4,用縱座標表示加速度a,橫座標表示貨車和貨車內砝碼的總質量的倒數,在座標平面上按照實驗結果描出相應的點,并畫出a-1/m的圖象。
數據處理
(1)利用Δs=aT2及逐差法求a。
打點計時器實驗的紙帶如圖
根據前面的推論,可求得加速度,取紙帶上測得的連續6個相同時間T內的位移,
則
所以
由此看出各個實驗數據都得到了借助,有效地降低了碰巧偏差,這種方式稱為逐差法。
(2)探究加速度與力的關系:以a為縱座標,F為橫座標,根據各組數據描點,如果這種點在一條過原點的直線上,說明質量一定時加速度與合力成正比
(3)以a為縱座標1/m為橫座標,描點、連線,如果該線過原點,就能判斷a與m成反比。
誤差分析
(1)因實驗原理不健全導致的偏差:本實驗用小盤和砝碼的總重力m′g取代貨車的拉力,而實際上貨車所受的拉力要大于小盤和砝碼的總重力。
(2)摩擦力平衡不確切、質量檢測不確切、計數點寬度檢測不確切、紙帶和細繩不嚴格與木板平行就會導致偏差。
注意事項
(1)平衡摩擦力:適當墊高木板的右端,使貨車重力沿斜面方向的分力剛好平衡小車和紙帶遭到的阻力。在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細繩系在貨車上,即不要給貨車加任何牽引力,讓貨車拉著打點的紙帶勻速運動。
(2)整個實驗平衡摩擦力后,不管是改變貨車的質量還是改變小盤和砝碼的總重量,都不需要重新平衡摩擦力。
(3)每條紙帶必須在滿足貨車與車上所加砝碼的總質量遠遠小于小盤和砝碼的總質量的條件打出。只有這么,小盤和砝碼的總重力才可視為貨車遭到的拉力。
(4)改變拉力和貨車質量后,每次開始時貨車應盡量緊靠打點計時器,并應先接通電源,后釋放貨車,且應在貨車抵達滑輪前按住貨車。
(5)作圖時,要使盡可能多的點在所作直線上,不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩旁。
(6)作圖時兩軸標度比列要選擇適當。采用國際制單位,這樣畫圖時,坐標點寬度不至于過密,誤差會小一些。