1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理構(gòu)造(如圖)
實(shí)驗(yàn)原理:
(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:它是借助電磁感應(yīng)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)的一種儀器,當(dāng)通過4—6V低壓交流電時(shí),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(diǎn),這時(shí),假若紙帶運(yùn)動
,振針就在紙帶上打出一系列點(diǎn),當(dāng)交流電源頻度為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一點(diǎn),即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s。
(2)電火花計(jì)時(shí)器:它是借助火花放電在紙帶上打出小孔而顯示點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器。當(dāng)接通220V交流電源,按下脈沖輸出開關(guān)時(shí),計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電壓經(jīng)接負(fù)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(yùn)動紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡。當(dāng)電源頻度為50Hz時(shí),它也是每隔0.02s打一次點(diǎn),即打出的紙帶上每相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔也是0.02s。
電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí),紙帶運(yùn)動時(shí)遭到的阻力小打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求瞬時(shí)速度,比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)偏差小。
打在紙帶上的點(diǎn),記錄了紙帶運(yùn)動的時(shí)間,假如把紙帶跟物體連在一起,紙帶上的點(diǎn)就相應(yīng)地表示出運(yùn)動物體在不同時(shí)刻的位置。
2、帶剖析物體的運(yùn)動情況并能估算平均速率。
(1)在紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為0.02s(電源頻度為50Hz),所以點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動的速率很小。
(2)按照v=△x/△t,求出在任意兩點(diǎn)間的平均速率,這兒△x可以用尺子檢測出兩點(diǎn)間的距離,△t為兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔數(shù)與0.02s的乘積。這兒必須明晰所求的是哪兩點(diǎn)之間的平均速率。
3、粗略估算瞬時(shí)速率。
某點(diǎn)E的瞬時(shí)速率可以簡略地由包含E點(diǎn)在內(nèi)的兩點(diǎn)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(diǎn)的瞬時(shí)速率時(shí),可借助公式v=△x/△t來求解,但須注意的是,假如取離E點(diǎn)越接近的兩點(diǎn)來求平均速率打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求瞬時(shí)速度,這個(gè)平均速率越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速率,并且距離太小會使檢測偏差減小,應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際情況選定這兩個(gè)點(diǎn)。
4、v-t圖像與其畫法
為了更直觀地反映物體的運(yùn)動情況,我們可以用v-t圖像來表示速率隨時(shí)間的變化規(guī)律。
以速率v為橫軸,時(shí)間t為縱軸構(gòu)建直角座標(biāo)系,依據(jù)估算出的不同時(shí)刻對應(yīng)的瞬時(shí)速率值,在座標(biāo)系中描點(diǎn),最后用平滑曲線把這種點(diǎn)聯(lián)接上去就得到了一條才能描述速率v與時(shí)間t關(guān)系的圖像。
5、實(shí)驗(yàn)器材
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)及紙帶、刻度尺、電源、導(dǎo)線等。
6、注意事項(xiàng)
(1)電源電流要符合要求,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用10V以下的交流電源;電火花計(jì)時(shí)器要使用220V交流電源。
(2)實(shí)驗(yàn)前要檢測打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度,必要時(shí)要進(jìn)行調(diào)節(jié)或更換器材。
(3)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再用手拉紙帶。
(4)手拉紙帶時(shí),速率應(yīng)快一些,以防點(diǎn)跡太密集。