一、实验目的
1.练习使用打点计时器,学习利用打上点的纸带研究物体的运动.
2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法.
3.测定匀变速直线运动的加速度.
二、实验原理
1.打点计时器
打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器.它每隔0.02s打一次点(交流电频率为50Hz)。电磁打点计时器的工作电压是4~6V,电火花打点计时器的工作电压是220V。
2.纸带上打的点的意义
纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.研究纸带上点之间的间隔,就可以了解物体的运动情况.
3.分析纸带可判断物体运动的性质:
①若相等时间内的位移相等,则物体做匀速直线运动;
②若相等时间内的位移不相等,则物体做变速直线运动;
③若连续相等时间内的位移差为恒量,则物体做匀变速直线运动,并可由△x=aT2求出加速度(为了减小误差常用逐差法或v-t图象法求加速度).
4.求加速度的方法:
①用逐差法求加速度
②用v-t图象法
先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度
③"平均速度法"求加速度:
即利用已求出的瞬时速度值,按加速度的定义式求加速度值,为了充分利用所有实验数据,减小误差,同样采用逐差法进行数据处理.
三、实验器材
电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片.
四、实验步骤
⑴、把附有滑轮的长木板平放在实验桌上并使滑轮伸出桌面。
⑵、把打点计时器固定在木板上无滑轮的一端,如右图。
⑶、把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着适当的数量钩码。
点拨:吊适当数量的钩码是为小车的加速度适当大些,减小长度测量的相对误差,并能在纸带上长约50厘米的范围内取出7-8个计数点为宜。
⑷、把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面。
⑸、先使小车依靠在打点计时器处,接通电源后再释放小车让其运动。
⑹、断开电源取下纸带。
⑺、换上新纸带再做两次。
点拨:再做两次的目的是为了在点子已打出的纸带中选出两条无"漏点"、无"双点",点距正常清晰的纸带,一条作逐差法用,一条作图象法用。
⑻、在选出的一条纸带上测量每个计数点与起始计数点的距离d1、d2、d3……如右图。
点拨:测长度时,不要用短尺一段一段地测量后相加,以免误差积累,测量时要估计到最小分度的一半(0.5毫米),纸带上开头过于密集的点应甩掉不用,并且不直接测量打点间隔,而采取计数点进行测量,旨在减小测量中的相对误差。
五、误差分析
1.纸带的测量误差.
2.打点计时器计时误差.
六、注意事项
⑴、计时器打出的点不清晰,可能是电压偏低或振针位置不合适。
⑵、打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如果打出的是短横线,应调整一下振针距复写纸的高度,使之增大一些。
⑶、计时器打点时,应先接通电源,待打点稳定后,再拉动纸带。
⑷、拉动纸带前,应使拉动端停靠在靠近打点计时器的位置。
⑸、小车的加速度应适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出7~8个计数点为宜。
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