打点计器测速度和加速度研究纸带.docVIP

实验：用打点计时器测速度、加速度 一、实验目的 用打点计时器测速度、加速度 二、实验器材 电火花计时器、220V交流电源、刻度尺、纸带、木板、小车、细线、导线、钩码、气垫导轨、滑块 三、实验原理 （一）打点计时器测速度、加速度原理 1.常用的计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器两类，是用来记录时间的仪器。 （1）．打点计时器是一种使用低压交流电源的计时器，其工作电压为4~6V。当电源频率为50Hz，它每隔0.02s打一个点。把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带上面，通电后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，当物体拖着纸带运动时，振针就在纸带上打出一系列的点，这些点记录了运动物体的位置，也记录了发生这些位移所用的时间。 （2）．电火花计时器是利用电火花在纸带上打出小孔，从而显示出电迹的计时器，使用时墨粉纸盘夹在两条纸带之间，接通220V交流电源，按下开关，计时器发出的脉冲电流经接正相的放电计、墨粉纸盘到负相的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一列点迹，电源频率50Hz时，它每隔0.02s打一个点。 2. 用打点计时器测瞬时速度 如图，根据量出的A、D间的距离和时间间隔，算出A、D间的平均速度。用这个速度代表纸带经过A点时的瞬时速度，如果再小一些（如A、C之间或A、B之间），用平均速度代表某点的瞬时速度会更精确。 3. 用打点计时器测加速度 由纸带求物体运动加速度的方法： ①逐差法：如图所示，根据，求出、、再算出、、的平均值，即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据s1、s2、s3、……，以减小偶然误差。 ②图象法：根据匀变速直线运动在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即；求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度，再作出图象，图线的斜率即为匀变速直线运动物体的加速度。的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度和遮光时间，则滑块通过光电门的平均速度为： 。若很小，则在范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与的大小无关。 若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S的2个光电门的始末速度和，则滑块的加速度： 四．实验步骤 （一）打点计时器测速度、加速度 1．把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 2．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开纸带，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。 4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02 s ×5=0.1 s 。在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3…… 5.求速度和加速度 （二）气垫导轨测速度加速度 启动气源向气轨送气，用清洁的棉纱沾酒精擦拭导轨表面及滑块内表面。 在装有与滑块运动方向严格平行的U型挡光板的滑块上，放4~5个砝码（每个5.00 g）,将滑块放在导轨上轻轻推一下，使之来回运动，用数字毫秒计测量滑块通过相距50.00 mm的2个光电门的时间，仔细调节导轨底脚螺丝（应调节单脚螺丝），使导轨持水平状态。 1、将气垫导轨调成水平状态 先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s左右的速度（挡光宽度1cm，挡光时间20ms左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。两光电门之间的距离一般应在50cm~70cm之间。 ? 2、测滑块的速度 ? 气垫调平后，应将滑块先推向左运动，后推向右运动（先推向右运动，后推向左运动，或者让滑块自动弹回），作左右往返的测量； ? 从电