實驗名稱
檢測紙帶的平均速率和瞬時速率
實驗?zāi)康呐c要求
學(xué)會安裝和使用打點計時器；
學(xué)會檢測紙帶、制表和記錄數(shù)據(jù)；
把握檢測平均速率與瞬時速率的方式，會用紙帶求出平均速率與瞬時速率。
實驗原理
平均速率的原理：圖1是打點計時器打出的一條紙帶示意圖。倘若估算實驗時運動的紙帶在D、G兩點間的平均速率v，只需測出D、G間的位移Δx和所用的時間Δt測量平均速度教案，就可以算出平均速率
。
圖一
瞬時速率的原理：E點在D、G兩點之間，D、G兩點間的平均速率我們可以求出。若果不要求很精確，用這個平均速率簡略地代表E點的瞬時速率，也未嘗不可。不過，假如把包含E點在內(nèi)的間隔取得小一些，比如取圖2中的DF線段，這么經(jīng)過D、F兩點所用的時間Δt都會變短，用兩點間的位移Δx和時間Δt算出的平均速率代表紙帶在E點的瞬時速率，才會精確一些。D、F兩點離E點越近，算出的平均速率越接近E點的瞬時速率。
說明：D、F兩點寬度離過小，檢測偏差會減小。所以，實際檢測中要按照須要及所用儀器的情況，在要檢測的點附近選定合適的位移和時間。請考慮此實驗中形成偏差的誘因。
圖二
實驗器材
電磁打點計時器（或電火花打點計時器）、學(xué)生電源（電磁打點計時器使用8v交流電源，電火花打點計時器使用220v交流電源）、紙帶、復(fù)寫紙（或碳粉盤）、導(dǎo)線、直尺、坐標紙等。
實驗步驟
把電磁打點計時器（或電火花打點計時器）固定在椅子上測量平均速度教案，將紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙（墨盒盤）套在定位軸上并壓在紙帶前面。
把電磁打點計時器的接線柱用導(dǎo)線聯(lián)接到8v的低壓交流電源上（電火花打點計時器直接將插座插入220v插頭中）。
先接通電源，之后用手水平帶動紙帶使其在水平方向上運動，此后關(guān)掉電源；觀察點跡是否清晰，如不清晰調(diào)整打點計時器，重復(fù)上述步驟，直到打出清晰的點跡為止。多做幾組，得到起碼三條點跡清晰的紙帶。
取出一條紙帶，從能看得清的某點開始，往前數(shù)出若干個點，假若共有n個點，這么這n個點的間隔數(shù)共有（n-1）個，則紙帶的運動時間為
5.每隔0.1s（或更短）估算一次平均速率。
（1）在圖1中選定紙帶上一點為起始點0，前面每5個點取一個計數(shù)點，分別用數(shù)字1，2，3，…標出那些計數(shù)點；
（2）檢測各計數(shù)點到起始點0的距離x，記錄在表1中；
（3）估算兩相鄰計數(shù)點間的位移Δx，同時記錄對應(yīng)的時間Δt；
（4）按照Δx和Δt估算紙帶在相鄰計數(shù)點間的平均速率v。
表一
6.每隔0.06s估算一次瞬時速率。
（1）在圖2中從紙帶起始點0算起，前面每3個點取一個計數(shù)點。
（2）檢測各計數(shù)點到起始點0的距離x，記錄在表2中。
（3）估算兩相鄰計數(shù)點間的位移Δx，同時記錄對應(yīng)的時間Δt。
（4）按照Δx和Δt算出的速率值就可以代表在Δx這一區(qū)間內(nèi)任意一點的瞬時速率。將算出的各計數(shù)點的速率值記錄在表2中。
表2
數(shù)據(jù)處理與剖析
按照表格中最終得到的瞬時速率值，在座標紙上構(gòu)建直角座標系，以時間為縱軸，速率為橫軸。將數(shù)據(jù)以座標點的方式標明下來。得到速率—時間圖象（v-t圖），具體剖析物體運動的規(guī)律（具體內(nèi)容我們下節(jié)再講）。
說明：圖象法是處理實驗數(shù)據(jù)的常用方式，有許多優(yōu)點?？梢允够瘜W(xué)規(guī)律直觀易懂；可以減少偏差；可以便捷得獲得個別未經(jīng)檢測或則難以檢測的數(shù)據(jù)。
偏差剖析
實驗過程中存在著系統(tǒng)偏差和碰巧偏差。
使用電磁打點計時器時磨擦的問題；
帶動紙帶是否順著水平方向；
檢測計數(shù)點間位移的時侯，應(yīng)當(dāng)以第一個計數(shù)點為0點一次性測出每位計數(shù)點到該點的距離，之后用物理估算算出每兩個計數(shù)點之間的距離，這樣可以降低碰巧偏差；
估算瞬時速率的原理本身就不是精確估算；
在座標紙上構(gòu)建座標軸時，單位寬度選擇要合理，畫圖要仔細。