微光 - 徐老师的博客

一、实验目的

1.了解打点计时器的结构、工作原理及使用方法。

2.学会用打点计时器测量平均速度和瞬时速度。

3.能利用实验数据描绘物体的v-t图像，分析物体的运动。

二、实验原理

1.测量平均速度：根据v＝可求出任意两点间的平均速度，其中：

（1）Δx是纸带上两点间的位移，可以利用刻度尺测量；

（2）Δt是这两点间的时间间隔，可以根据两点间隔的打点个数及打点周期确定。

2.测量瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置（例如纸带上某点）的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示。

三、实验器材

电磁打点计时器（或电火花计时器）、低压交流电源（电火花计时器使用220V交流电源）、复写纸（或墨粉纸盘）、导线若干、刻度尺、纸带、坐标纸。

四、实验步骤

1.了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。

2.把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与约为8V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面（或把电火花计时器与220V的交流电源连接，把纸带穿好，压在墨粉纸盘下面）。

3.接通电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。

4.重复步骤2、3，获得3～5条纸带。

5.选择一条点迹清晰便于分析的纸带，往后数n个点，n个点之间的间隔数为n－1，纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt＝0.02（n－1）s。

6.用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的位移Δx。

五、数据处理

1.测量纸带的平均速度和瞬时速度

（1）选取一条点迹清晰便于分析的纸带。

（2）从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02s＝0.1s。在纸带上用O、A、B、C、D…标出这些“计数点”，如图所示。

用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD…的距离s₁、s₂、s₃、s₄…再利用x₁＝s₁、x₂＝s₂－s₁、x₃＝s₃－s₂、x₄＝s₄－s₃…确定OA、AB、BC、CD…的位移x₁、x₂、x₃、x₄…即可计算相应的平均速度。

（3）运动物体在A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为v_A＝、v_B＝、v_C＝、v_D＝…

2.用v-t图像描述物体的速度

（1）以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。

（2）根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。

（3）用平滑曲线把这些点连接起来，即得到v-t图像，如图所示。

六、误差分析

1.利用平均速度来代替运动物体在某计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。

2.分段测量计数点间的位移会带来误差。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位移。

3.作图时，描点、连线存在偶然误差，为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图。

七、注意事项

1.使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。

2.手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。

3.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。