三. 用打点计时器测小车的运动速度
打电计时器的原理:介绍打点计时器的原理:打点计时器(如图 1-3)是怎么工作的呢?
如图 1.4-3,当线圈通以 50 赫的交流电时,线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制
成)磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。由于振动片的磁极随着电流方向的改变
而不断变化,在永久磁铁的磁场作用下,振动片将上下振动,其振动周期与线圈中的电流
变化周期一致,振动片的一端装有打点针,当纸带从针尖下通过时。便打上一系列点。每
相邻两个点的时间为 0.02s,这就是打点计时器的原理。
介绍打点计时器的结构:(略。如图 1.4-4)
学生实验:用打点计时器测定小车的瞬时速度。
实验数据分析:
提出问题,由学生讨论解决。
问题 1:在打出的纸带上相邻两点的时间为多少?(0.02s)
问题 2:如何研究某一点的瞬时速度?
如研究 D 点,用 CD 的距离与时间的比值可以近似认为是 D 点的瞬时速度,用 DE 的距
离与时间的比值也可以认为是 D 点的瞬时速度。
问题 3:用 CD 距离求出的速度比 D 点的实际速度是大还是小?
因为是越来越快的运动,所以是偏小。(由学生讨论得出)
问题 4:用 DE 距离求出的速度比 D 点的实际速度是大还是小?
同样原理可以判断是偏大。(由学生讨论得出)
问题 5:为了减小误差,有什么方法?
用 CF 段的平均速度,会更加接近 D 点的瞬时速度。(由学生讨论得出)
数据处理:
(1) 测出各点的(要求中间 5 点)瞬时速度;
(2) 取纸带的某一点(在开始附近比较清晰点开始),分别量出各点到该点的
位移,并作出位移-时间图象(课后通过电子表格,作出位移-时间图
象);
(3) 根据测得的速度,作出速度时间图象。
例 1 如图 1.4-6 图示是某次实验打出的纸带,在纸带上找出连续的 6 个点,分别标上
0、1、2、3、4、5,用直尺测量出两个相邻点间距离 x
1
、x
2
、x
3
、x
4
、x
5
,并把它们填入表
格中.根据这些数据:(所用打点计时器的打点周期为 0.02s)
(1)运用你所学过的知识判断纸带的这段运动情况;
(2)求各点的瞬时速度,并画出速度-时间图象。