实验1用打点计时器测量平均速度[学习目标]1.了解电磁打点计时器、电火花打点计时器的构造及工作原理并学会使用．2.学会用打出的纸带求平均速度．3.掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度．4.能根据实验数据作出物体的速度—时间图像，并能根据图像分析物体的运动．一、实验原理和方法1．了解两种打点计时器(1)打点计时器是记录做直线运动物体的位置和时间的仪器．(2)电火花打点计时器①构造：如图②工作电压：220V交流电源．③原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹．(3)电磁打点计时器①构造：如图②工作电压：6V以下交流电源．③原理：接通交流电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动，于是在纸带上留下一行点迹．(4)打点周期打点计时器一般接我国市用交流电，交流电频率为50Hz，计时器每隔0.02s打一次点．2．利用纸带求平均速度(1)利用刻度尺测量两计数点间的距离Δx.(2)利用打点周期求出两计数点间的时间间隔Δt.(3)根据公式v＝求出计数点间的平均速度．二、实验器材电火花计时器、纸带、墨粉纸盘、交流电源、小车、铁架台、木板、刻度尺．三、实验步骤1．如图所示，将木板固定在铁架台上，把电火花打点计时器安装在倾斜的木板上，把小车与纸带装好，接好220V交流电源．2．接通电源，将小车从斜面上由静止开始释放，纸带上就会打出一系列点迹．3．关闭电源，取下纸带，每5个点(即以0.1s为周期)标注一个计数点，如图所示．四、分析与处理实验数据1．测平均速度用刻度尺测出n个点之间的距离Δx，n个点之间的时间间隔Δt＝(n－1)×0.02s，根据平均速度＝算出小车在OB、AC、BD、CE、DF段的平均速度，填入表中．2．测瞬时速度取包含某一位置在内的一小段位移Δx，根据v＝测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度．一般地，取以这个点为中间时刻的一段位移计算．vD＝，T为两个计数点间的时间间隔．3．利用vt图像分析物体的运动(1)vt图像：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的vt图像．(2)vt图像的意义vt图像能非常直观地反映速度随时间变化的情况，它并不是物体的运动轨迹．五、误差分析1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身造成系统误差．为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度．2．测量计数点间的位移x带来误差．减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离．3．计数点间的时间Δt搞错．n个计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0.02s，而非Δt＝n×0.02s.4．作vt图像不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差．六、注意事项1．打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置．2．使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车．3．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．4．使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度．5．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．6．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位.【例1】打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为________m/s.在A、D间的平均速度为________m/s.B点的瞬时速度更接近于________m/s.(结果保留两位小数)[解析]由题意知，相邻两点间的时间间隔为0.02s.A、C间的距离为14mm＝0.014m.A、C间对应的时间为0.02×2s＝0.04s.A、D间的距离为25mm＝0.025m.A、D间对应的时间为0.02×3s＝0.06s由公式v＝得：vAC＝m/s＝0.35m/s，vAD＝m/s≈0.42m/s.B点的瞬时速度更接近于A、C间的平均速度．[...
