(1)实验目的:通过认识并练习使用电磁打点计时器(或电火花计时器)来探究物体的运动性质。
(2)实验器材:小车、长木板、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、电源、木块。
(3)实验原理:让与小车相连接的纸带穿过打点计时器,使小车沿斜面下滑的同时打点计时器工作打点,通过纸带上记录的各点的时间、位移信息,即可判断小车的运动性质。
(4)实验步骤
①将木板一端抬起并固定,把打点计时器固定在斜面顶端。
②将纸带的一端与小车连接在一起,另一端穿过打点计时器。
③把小车放在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车,让小车拖动纸带打出一系列小点。换上纸带,重复实验三次。
④从三条纸带中选取一条较理想的纸带,每隔四个点取一计数点,如课本图3-14所示。
⑤测量数据,并对数据作出相应处理。
⑥判断物体的运动性质。
(5)实验注意事项
①开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
②应该是先接通电源,等打点稳定后,再释放小车。
③打点完毕,立即断开电源。
④如果打出的点较轻或是短线时,应调整振针距复写纸的高度。
⑤选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点密集部分,适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔T。
⑥每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰。
⑦不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数点起点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。
⑧要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点,一般在纸带上每隔4个点取一个计数点,即时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s。
⑨在坐标纸上画v-t图象时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。
【例题1】 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理步骤,将各步骤的字母代号顺序写在空白处。
A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在低压______电源的两个接线柱上。
B.把电磁打点计时器固定在长木板上,让纸带穿过限位孔,并压在复写纸下面。
C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δs。
D.切断电源,取下纸带,如果共有n个清晰的点,则这段纸带记录的时间Δt=________。
E.打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点。
F.利用公式=计算纸带运动的平均速度。
实验步骤的合理顺序是________。
解析:安装器材时应先固定好打点计时器,再接上低压交流电源,然后打开电源开关进行实验。取下纸带后先测量时间和位移,再根据测量数据求出平均速度。所以合理的顺序是B、A、E、D、C、F。由打点计时器的原理可知它必须使用交流电源,频率为50 Hz,打点时间间隔为0.02 s,n个清晰的点对应的时间间隔为0.02(n-1) s。
答案:交流 0.02(n-1) s BAEDCF
\o(\s\up7(反思合理、完整、规范的操作是实验能够得出科学结论的条件,要养成严谨对待实验的习惯。
探究二 利用纸带求运动物体的瞬时速度
(1)如图所示为某次实验得到的一条清晰的纸带。分析纸带时,习惯上每5个打点间隔取一个计数点,依次记为0、1、2、3、...。每相邻两计数点间的时间间隔为0.02 s×5=0.1