1、打點計時器的原理構造(如圖)
實驗原理:
(1)電磁打點計時器:它是借助電磁感應原理打點計時的一種儀器,當通過4—6V低壓交流電時,在線圈和永久吸鐵石的作用下,振片便上下震動上去,坐落振片一端的振針就跟隨上下震動而打點,這時,假若紙帶運動
,振針就在紙帶上打出一系列點,當交流電源頻度為50Hz時,它每隔0.02s打一點,即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔為0.02s。
(2)電火花計時器:它是借助火花放電在紙帶上打出小孔而顯示點跡的計時儀器。當接通220V交流電源,按下脈沖輸出開關時,計時器發出的脈沖電壓經接負極的放電針、墨粉紙盤到接正極的紙盤軸,形成火花放電,于是在運動紙帶上就打出一系列點跡。當電源頻度為50Hz時,它也是每隔0.02s打一次點,即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔也是0.02s。
電火花計時器工作時,紙帶運動時遭到的阻力小打點計時器求瞬時速度,比電磁打點計時器實驗偏差小。
打在紙帶上的點,記錄了紙帶運動的時間,假如把紙帶跟物體連在一起,紙帶上的點就相應地表示出運動物體在不同時刻的位置。
2、帶剖析物體的運動情況并能估算平均速率。
(1)在紙帶上相鄰兩點間的時間間隔均為0.02s(電源頻度為50Hz),所以點跡密集的地方表示紙帶運動的速率很小。
(2)按照v=△x/△t,求出在任意兩點間的平均速率,這兒△x可以用尺子檢測出兩點間的距離,△t為兩點間的時間間隔數與0.02s的乘積。這兒必須明晰所求的是哪兩點之間的平均速率。
3、粗略估算瞬時速率。
某點E的瞬時速率可以簡略地由包含E點在內的兩點間的平均速率來表示。如圖1.4-1,
vE≈vDG,或vE=vDF。
說明:在簡略估算E點的瞬時速率時,可借助公式v=△x/△t來求解,但須注意的是,假如取離E點越接近的兩點來求平均速率打點計時器求瞬時速度,這個平均速率越接近E點的瞬時速率,并且距離太小會使檢測偏差減小,應當按照實際情況選定這兩個點。
4、v-t圖像與其畫法
為了更直觀地反映物體的運動情況,我們可以用v-t圖像來表示速率隨時間的變化規律。
以速率v為橫軸,時間t為縱軸構建直角座標系,依據估算出的不同時刻對應的瞬時速率值,在座標系中描點,最后用平滑曲線把這種點聯接上去就得到了一條才能描述速率v與時間t關系的圖像。
5、實驗器材
電磁打點計時器(或電火花計時器)及紙帶、刻度尺、電源、導線等。
6、注意事項
(1)電源電流要符合要求,電磁打點計時器應使用10V以下的交流電源;電火花計時器要使用220V交流電源。
(2)實驗前要檢測打點的穩定性和清晰程度,必要時要進行調節或更換器材。
(3)使用打點計時器應先接通電源,待打點計時器穩定后再用手拉紙帶。
(4)手拉紙帶時,速率應快一些,以防點跡太密集。