下载文档原格式
打点计时器应用实验
一、实验目的
（1）进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度。
（2）学会用实验探究小车速度随时间变化的规律的。
方法，学会用v-t图像处理实验数据。
二、实验原理
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据
（1）某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替。
（2）若vt图像为一条倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图像的斜率表示加速度。
三、实验器材
打点计时器、学生电源、复写纸
四、实验步骤
（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上钩码，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，接通电源后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，关闭电源。
（4）换上新的纸带，重复实验两次。
（5）增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验。
五、数据处理
1、表格法
（1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点作为计数始点，以后一次每五个点取一个计数点并标明0、1、2、3……测量各计数点到零点的距离x，并记录填入表中。
（2）分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3……
（3）计算平均速度。
教学过程课外学习活动1、观察汽车在启动过程中的速度变化，并设法记录汽车的速度变化。
2、完成课前测评练习。
课堂教学环节教师活动教师活动设计意图时间复习上一章学习了描述物体运动的物理量，还学习了用打点计时器、纸带测量速度的方法，下面请看复习（大屏幕依次展示复习的三个问题）：1、使用打点计时器时，释放纸带与开启电源的先后顺序是什么？强调：等打点稳定后再释放纸带2、下图是实验中打出的一条纸带，如何选计时起点和计数点?如何测速度？（对比两位学生的回答情况，选择性的强调）（1）为计算方便，一般每5个点选一个计数点。
其他计数点具体在哪些点上？强调：为了尽量多的获取测量数据，要尽量多的选取计数点相邻计数点的时间间隔是多少？各点的时刻分别是多少？（2）如何测位移？学生一起回答：先开启电源，后释放纸带（1）两位学生回答（如何选点）：舍去开始密集的部分，把某一个清晰的作为计时起点。
一般每5个点选一个计数点。
学生找计数点。
学生回答：0.1s学生回答。
两位学生回答：如何测位移？1、复习巩固2、为本节课学生自主操作实验打基础。
复习打点计时器的使用。
复习利用纸带计算速度的方法，其中测量刻度容易出现误差累积，强调必须一次性测量各点的刻度。
6分钟交流点评图像找出学生做图中出现的典型问题分别展示，并分析、交流：（1）折线（重点交流）：合理吗？请大家参照学案温馨提示（6）（稍等）初中时，减小实验误差的方法是多次测量取平均值。
现在，图像法是减小实验误差更高级的办法。
描点后，观察数据点的分布趋向（若趋向是曲线，就画一条平滑的曲线；若趋向直线，就用透明直尺、细铅笔画一条直线）使尽量多的点在线上，不在线上的均匀分布在线的两侧，离线较远的点，误差太大，舍去。
这6各实验数据点大致落在一条直线上，应该画直线。
（2）点粗、线粗：不能精确确定数据点的位置，做出的图像误差太大。
（3）标度太小的，误差太大（4）过原点的：请大家想，零时刻小车的速度是零吗？看纸带，你选的零时刻，小车的速度是零吗？图像能过原点吗？（5）直线做的标准（但不与纵轴相交）:大家看这张，直线做的很好。
《打点计时器》讲稿同学们，这节课应该是咱们高中物理的第一堂实验课，所以在上课之前，咱们先来说明一下实验室的使用要求。
1、提前了解实验所需器材，并注意用电安全2、得到老师允许后方可动实验仪器3、连接电路后，先请老师检查，方可通电实验4、保持安静、注意卫生。
实验完成后将器材还原为初始状态【提问】大家应该都知道不少具有计时功能的仪器？比如都有那些？那有谁知道哪种仪器或者工具既能够记录时间又能够记录位移？【讲解】这节课要用到的打点计时器就是一种我们在物理实验中常用的既能够记录时间又能够记录位移的仪器。
打点计时器主要分为两类，分别是电磁打点计时器和电火花打点计时器。
由于电火花计时器用的是220V 的交流电压，在使用过程中有一定的危险性，所以咱们这节实验课用的是电磁打点计时器，它的安全性能很好。
【提问】根据预习，回答：1、打点计时器记录的是什么？（时间与位移）2、电磁打点计时器用的是什么电源？工作电压是多少？（交流电压，工作电压在6V 以下）3、电源的频率是多少？（50Hz )它每隔多少秒打一个点？（0.02s )即它的周期T 是多少？（此处得出频率与周期的换算公式：fT 1 ） 【讲解】回顾电磁打点计时器的结构。
（此处可依次点名回答）大家拿出此前的预习学案，然后比照着实验桌上已经安装好的电磁打点计时器，只看不动。
1是接线柱，大家可以看到实验桌上电磁打点计时器的两个接线柱已经连接到了实验桌电源的正负两极上，电源上面还有两个按钮，“ON”代表打开电源，“OFF”表示关闭电源，现在大家不要去动电源，因为电源的总开关在我这。
2是线圈3是振片4是永久磁铁(在接通电源之后，线圈通电，与永久磁铁共同作用，振片便能够振动起来。
）5是振针（振片上连着振针，振片的振动带动着振针也跟着上下振动起来。
）6是限位孔（限位孔能够在一定范围内固定住纸带，防止其侧移。
）7是复写纸8是纸带。
（纸带穿过限位孔，放在复写纸的下面。
接通电源，随着振针的上下振动，压在复写下面的纸带上便会出现点迹，如果纸带运动，纸带上就会出现一行小点。
纸带 打点计时器图1-1打点计时器实验实验名称：打点计时器测小车加速度（重力加速度）实验原理：电磁打点计时器（电火花打点计时器）都是使用50Hz 交流电，所以每隔0.02s 都会打下一个点。
实验器材：（测小车加速度）打点计时器、纸带若干条、铅笔、签字笔、毫米刻度尺、交流电源、带滑轮的长木板、小车、钩码（测重力加速度）打点计时器、纸带若干条、铅笔、签字笔、毫米刻度尺、交流电源、重锤、缓冲沙盒 实验图：实验步骤：（一）实验操作部分1.依照实物图连接好电路图。
（注意：一定要使用交流电源！电磁打点计时器是6v 低压交流电源；电火花打点计时器是220v 交流电源。
测重力加速度时，使用的是铁架台；测小车加速度时使用的是带定滑轮的长木板，山东科技大版在设计该实验室使用了调节长木板与水平桌面的夹角来使得小车的下滑分力来平衡小车与长木板间的摩擦力）2.取一条长度合适的纸带，一段与小车相连，另一端穿过打点计时器限位孔并压在复写纸之下。
将小车另一端通过细线、绕过定滑轮与钩码相连。
并将小车靠近打点计时器，并用手按住小车。
（测重力加速度时）将纸带一端与重锤相连，另一端通过打点计时器限位孔压在复写纸之下，用手提起纸带使重锤靠近打点计时器。
3.接通电源，让打点计时器先工作一会在释放小车。
（测重力加速度时）先接通电源，让打点计时器先工作一会，再释放重锤。
4.在小车运动到快靠近定滑轮时关闭电源，同时按住小车，取下纸带。
（测重力加速度时）待纸带落入缓冲沙盒后在关闭电源。
5.换上新纸带，改变小车自重或钩码重，重复多次实验。
（测重力加速度时）在实验室不同的位置同一高度、同一位置不同高度等采用控制变量法多做几次。
6.挑选点迹清晰的纸带，将起点处标记为O 点，以后依次每隔四个点标为一个计数点，分别为A 、B 、C 、D ……并用毫米刻度尺量出每两个相邻计数点间的距离，分别记为1x 、2x 、纸带夹子重物打点计时器接电源图1-23x 、4x ……进行数据处理。
用打点计时器测速度实验报告打点计时器实验报告实验报告班级姓名实验课题：用打点计时器测速度实验目的：（1）认识打点计时器的结构及工作原理（2）练习使用打点计时器，并根据纸带研究物体的运动（3）根据纸带上的点迹求平均速度及粗略的测量物体的瞬时速度（4）能认识、描绘v--t图象，并根据v--t图象判断物体的运动情况实验器材：学生电源、导线、打点计时器、纸带、复写纸（斜面、小车、钩码）刻度尺实验原理：1、打点计时器的工作原理：打点计时器是利用电磁感应原理制造的，通过打点来计时的一种仪器。
当通有交流电（4~6V）时，线圈变为一电磁铁（N极，S极不断变化），与永久磁铁相互作用，造成振片上下振动，带动振针在运动的纸带上打下一系列的点迹。
由于交流电为50Hz，故打下的每两个点之间的时间间隔为0.02秒，打下的点不仅记录了物体的位置，也记录了运动所用的时间。
2、测一段位移的平均速度：取纸带上某两点之间为研究对象，用刻度尺测出它们之间的距离Δx，通过两点之间的间隔数n，求出该段位移所用时间Δt=n×0.02s,利用平均速度的公式求出该位移的平均速度。
3、粗略测量瞬时速度：测量某点（位置）瞬时速度时，在其两侧（包含该点）取一段小位移，求出其平均速度，可以粗略的代替该点的瞬时速度。
实验步骤：1、认识打点计时器的构造及工作原理：2、练习使用打点计时器：（1）将打点计时器固定，熟悉实验仪器。
（2）用导线将学生电源与打点计时器连接（学生电源处于关闭状态）。
（3）装好复写纸片及纸带，启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。
（4）取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点。
如果数出n个点，由间隔数计算出第一个点到第n个点的运动时间。
（5）用刻度尺测量出第一个点到第n个点的距离，由平均速度的公式，求出该段位移内的平均速度。
测量瞬时速度：（1）、取纸带上某一点为计时零点，每隔0.1s（5个间隔）取一测量点，分别用数字0，1，2，3，4，5标出这些“测量点”。
打点计时器纸带问题的分析方法1.由纸带判断物体的运动性质在纸带上测出各个连续相等的时间T内的位移分别是x1、x2、…、x n,①如果x1=x2=…=x n,则物体做匀速直线运动;②如果x2-x1=x3-x2=…=x n-x n-1≠0,即在连续相等时间内的位移差相等,则据此可判断物体做匀变速直线运动;③如果在连续相等时间内的位移差不相等,则物体做变速直线运动.2.由纸带求物体运动的速度如果物体做匀变速直线运动,x1、x2、…、x n为其在连续相等时间内的位移,T为相等时间间隔,则纸带上某点对应的瞬时速度等于以这个点为中间时刻的位移内的平均速度,即v n=.3.由纸带求物体运动的加速度(1)由图象求加速度:利用多组数据描绘出v-t图象,则v-t图线的斜率表示物体运动的加速度.(2)利用逐差法求加速度如图所示的纸带,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点,用刻度尺测量相邻两计数点之间的距离分别是x1、x2、x3、x4、x5、x6,T 为打下相邻计数点的时间间隔,由Δx=aT2可得x2-x1=aT2 x3-x2=aT2 x4-x3=aT2 x5-x4=aT2 x6-x5=aT2x4-x1=(x4-x3)+(x3-x2)+(x2-x1)=3aT2,x5-x2=(x5-x4)+(x4-x3)+(x3-x2)=3aT2,x6-x3=(x6-x5)+(x5-x4)+(x4-x3)=3aT2,则物体运动的加速度a1= a2=a3=a =.a== .注意:若为偶数(2n)段,求n个加速度，即a1 a2……a n,再求平均加速度a =（a1 + a2+……+a n）/n,这样可使测定的数据x1 x2 ……x n,利用率最高，计算出的平均加速度最精确。
读者也可尝试求2个加速度a1 a2，再求平均加速度，x5-x1=(x5-x4)+(x4-x3)+(x3-x2)+(x2-x1)=4aT2x6-x2=(x6-x5)+(x5-x4)+(x4-x3)+(x3-x2)=4aT2a1 =(x5-x1)/4T2 a2 =(x6-x2)/4T2平均加速度a =(a1 +a2)/2=【(x5-x1) + (x6-x2)】/8T2=【(x6+x5)-(x2+x1)】/8T2会发现，部分数据在运算中被消去，测定的数据x1 x2 ……x n,利用率不高，计算出的平均加速度不够精确。
