第一章第4节-实验:用打点计时器测速度-优秀课件.ppt
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- 第一章 实验 打点 计时器 测速 优秀 课件
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1、 1.4 实验:用打点计时器测速度实验:用打点计时器测速度第一章第一章 运动的描述运动的描述重点重点 打点计时器的使用。打点计时器的使用。由纸带计算物体运动的瞬时速度。由纸带计算物体运动的瞬时速度。画物体的速度画物体的速度时间图象。时间图象。教学重难点难点难点 对纸带上记录的原始数据进行处理。对纸带上记录的原始数据进行处理。测定瞬时速度,画出测定瞬时速度,画出v-t图象,并通过图象图象,并通过图象来分析物体的运动情况。来分析物体的运动情况。本节导航1、电磁打点计时器、电磁打点计时器(1)电磁打点计时器)电磁打点计时器参数:参数:使用使用交流电源交流电源(学生电源)(学生电源)工作电压在工作电压
2、在 6V以下以下电源的频率电源的频率 50Hz每隔每隔 0.02s 打一个点(周期)打一个点(周期)计时仪器计时仪器 N S+-N-+S接线柱接线柱线圈线圈振片振片振针振针永久磁铁永久磁铁底座底座限位孔限位孔构造:构造:线圈、永久磁铁、振片、振针、线圈、永久磁铁、振片、振针、限位孔、复写纸等。限位孔、复写纸等。纸带纸带构造构造:接线柱、线圈、振片、振针、永久磁铁、限位接线柱、线圈、振片、振针、永久磁铁、限位孔、定位轴孔、定位轴、复写纸、复写纸原理原理:电磁铁与永久磁铁相互作用,电磁铁与永久磁铁相互作用,注意事项注意事项:交流、电压交流、电压6V,先通电等待先通电等待12s后拖动纸后拖动纸带或释
3、放物体、先切断电源后拾取纸带带或释放物体、先切断电源后拾取纸带 电磁打点计时器电磁打点计时器(2)电磁打点计时器工作原理)电磁打点计时器工作原理永久磁铁永久磁铁振针振针振片振片线圈线圈限位孔限位孔txv平均速度平均速度012x0.08sx0.06sx0.04s0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10cm工作原理图工作原理图电磁打点计时器原理:被交变磁场磁化的振电磁打点计时器原理:被交变磁场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动,振针打在复写片在永久磁铁的作用下振动,振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。纸上使纸带上打出一系列的点。(1)电磁打点计时器使用的是直流电还是交流电电磁打点计时器使用的
4、是直流电还是交流电?其工作电压其工作电压为多少为多少?(2)我国交流电的频率为我国交流电的频率为50Hz,使用这种电源时使用这种电源时,每隔多长时每隔多长时间打一个点间打一个点,即相邻两个点之间的时间间隔是多少即相邻两个点之间的时间间隔是多少?(3)说出电磁打点计时器的构造说出电磁打点计时器的构造?工作原理工作原理?如图如图141所示。所示。(4)解释电火花计时器的工作原理解释电火花计时器的工作原理?如图如图142所示所示,它与电它与电磁打点计时器相比磁打点计时器相比,哪一种误差小哪一种误差小?原因是什么原因是什么?(5)打点计时器的打点周期取决于什么因素?打点计时器的打点周期取决于什么因素?
5、(6)打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息打点计时器打出的纸带可以记录哪些信息?思考与讨论思考与讨论纸带上打下的点记录了哪些信息纸带上打下的点记录了哪些信息?数点能获数点能获得什么?测量两点间距离获得什么?得什么?测量两点间距离获得什么?2、电火花计时器、电火花计时器电火花计时器电火花计时器(1)电火花计时器)电火花计时器 基本结构:基本结构:构造构造:电源插头、脉冲输出电源插头、脉冲输出开关、正负脉冲输出、放电开关、正负脉冲输出、放电针、墨粉纸盘、纸盘轴针、墨粉纸盘、纸盘轴原理原理:脉冲电流经放电针、脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,蒸发墨粉落在纸带花
6、放电,蒸发墨粉落在纸带上,频率上,频率50Hz、周期、周期0.02s用途用途:计时计时 注意事项注意事项:交流、电压交流、电压220V,先通电等待先通电等待12s后拖动纸后拖动纸带或释放物体、先切断脉冲带或释放物体、先切断脉冲输出开关后拾取纸带输出开关后拾取纸带 电源电源插头插头正负脉正负脉冲输出冲输出脉冲脉冲输出输出开关开关放电放电针针墨粉墨粉纸盘纸盘纸盘纸盘轴轴 电火花打点计时器使用电火花打点计时器使用220 V交流电交流电源当电源频率为源当电源频率为50 Hz时,每隔时,每隔002 s打打一次点一次点.工作原理:当接通电源、按下脉冲输出工作原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出
7、的脉冲电流经过放电针、开关时,计时器发出的脉冲电流经过放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的线带上就打出一行点迹运动的线带上就打出一行点迹.正脉冲输入插座正脉冲输入插座负脉冲输入插座负脉冲输入插座墨粉纸盘墨粉纸盘纸带纸带电火花计时器电火花计时器工作原理图工作原理图(2)两种计时器的比较)两种计时器的比较 都使用交流电源,但工作电压不同都使用交流电源,但工作电压不同 工作原理不同工作原理不同 电磁打点计时器使用振针和复写纸打电磁打点计时器使用振针和复写纸打 点,电火花打点计时器使用电火花和墨点,电火花打点计时器使用电火花和墨 粉打点粉打点.电火
8、花打点计时器工作时,纸带运动电火花打点计时器工作时,纸带运动 时受到的阻力比较小,实验误差也就较时受到的阻力比较小,实验误差也就较 小小 打在纸上的点,记录了纸带的运动时打在纸上的点,记录了纸带的运动时间如果把纸带和运动的物体连接在一起,间如果把纸带和运动的物体连接在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置研究纸带上的点子之间的间隔,时刻的位置研究纸带上的点子之间的间隔,就可以了解运动物体在不同时间里发生的位就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移,从而了解物体的运动情况移,从而了解物体的运动情况电火花计时器电火花计时器构造构造:电源插头、脉
9、冲输出电源插头、脉冲输出开关、正负脉冲输出、放电开关、正负脉冲输出、放电针、墨粉纸盘、纸盘轴针、墨粉纸盘、纸盘轴原理原理:脉冲电流经放电针、脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,蒸发墨粉落在纸带花放电,蒸发墨粉落在纸带上,上,频率频率50Hz、周期、周期0.02s用途用途:计时计时 注意事项注意事项:交流、交流、电压电压220V,先通电等待先通电等待12s后拖动纸后拖动纸带或释放物体、先切断脉冲带或释放物体、先切断脉冲输出开关后拾取纸带输出开关后拾取纸带 电磁打点计时器电磁打点计时器构造构造:接线柱、接线柱、线圈、振线圈、振片、振针、永久磁铁、片、振针、永久
10、磁铁、复写纸、限位孔、定位复写纸、限位孔、定位轴轴 原理原理:电磁铁与永久磁铁电磁铁与永久磁铁相互作用,相互作用,频率频率50Hz、周期周期0.02s 用途用途:计时计时 注意事项注意事项:交流、交流、电压电压6V,先通电等待先通电等待12s后拖动后拖动纸带或释放物体、先切纸带或释放物体、先切断电源后拾取纸带断电源后拾取纸带 3、练习使用打点计时器、练习使用打点计时器(1)实验目的)实验目的 练习使用电火花计时器练习使用电火花计时器 利用打上点的纸带研究物体的运动情况利用打上点的纸带研究物体的运动情况(2)实验器材)实验器材 电火花计时器、纸带、刻度尺、导线、学电火花计时器、纸带、刻度尺、导线
11、、学生电源生电源(3)实验步骤)实验步骤把电火花计时器固定在桌子上,检查墨把电火花计时器固定在桌子上,检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上,检粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上,检查两条白纸带是否已经正确地穿好,墨粉查两条白纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否在两条纸带之间。纸盘是否在两条纸带之间。把计时器上的电源插头在把计时器上的电源插头在220V220V交流电源交流电源插座上。插座上。按下脉冲输出开头,用手水平地拉动两按下脉冲输出开头,用手水平地拉动两条纸带,纸带上就打上一列圆小点。条纸带,纸带上就打上一列圆小点。取下纸带,从能看得清规戒律的某个点数起,取下纸带,从能看得清规戒律的某个点数
12、起,数一数纸带上共有多少个点。如果共有数一数纸带上共有多少个点。如果共有n n个点,个点,点子的间隔数则为(点子的间隔数则为(n-1n-1)个,用)个,用t t=0.02=0.02(n-1n-1)计算出纸带的运动时间计算出纸带的运动时间t t。用刻度尺测量一下打下的这些点,纸带通过用刻度尺测量一下打下的这些点,纸带通过的距离的距离s s 有多长有多长.利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度。利用公式计算纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表一中。把测量和计算的结果填入表一中。选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析。据分析。从能够看清的某个点
13、开始,每隔从能够看清的某个点开始,每隔0.1s取一取一个点,在纸带上用数字个点,在纸带上用数字0,1,2.5标出这标出这些些“测量点测量点”,测量包括每个点的一段位移,测量包括每个点的一段位移x,记录在表二中,同时记录相对应的时间,记录在表二中,同时记录相对应的时间,以测量该点的瞬时速度。以测量该点的瞬时速度。计算出各点附近的平均速度,把它计算出各点附近的平均速度,把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度,当作计时器打下这些点时的瞬时速度,填入表三中,点填入表三中,点0作为计时的开始,即作为计时的开始,即 t=0。以速度以速度v为纵轴,以时间为纵轴,以时间t为横轴在为横轴在坐标纸上建立直角坐标系,
14、根据表二坐标纸上建立直角坐标系,根据表二的数据在坐标轴上描点,将这些点用的数据在坐标轴上描点,将这些点用平滑的曲线连接起来。平滑的曲线连接起来。如果用电磁打点计时器,则实验步骤的前如果用电磁打点计时器,则实验步骤的前3步相应地应当是:步相应地应当是:把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过两个限位孔,压在复写纸的下面。两个限位孔,压在复写纸的下面。把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与别与6V的低压交流电源的接线柱相连接。的低压交流电源的接线柱相连接。打开电源开关,用手水平地拉动纸带,纸打开电源开关,用手水平地拉动纸带,纸带
15、上就打出一列小点。带上就打出一列小点。(4)注意事项)注意事项 要认清你使用了哪种类型的打点计时器,电要认清你使用了哪种类型的打点计时器,电磁打点计时器要使用磁打点计时器要使用6V以下的交流学生电源;以下的交流学生电源;而电火花计时器则直接使用而电火花计时器则直接使用220V的交变电流。的交变电流。开头的点迹很密集,这是由于先接通电源后开头的点迹很密集,这是由于先接通电源后拉动纸带和开始时的速度比较慢而造成的,拉动纸带和开始时的速度比较慢而造成的,数点时不能从开始处数,而要向后看,从能数点时不能从开始处数,而要向后看,从能够看清的某个点开始。够看清的某个点开始。如果数出了如果数出了n个点,那么
16、,他们的间隔数是个点,那么,他们的间隔数是(n-1)个。他们所用的运动时间为()个。他们所用的运动时间为(n-1)*0.02s.打点计时器要固定好,在使用时打点计时器打点计时器要固定好,在使用时打点计时器不允许松动。不允许松动。打点计时器打点结束时要立刻切断电源。打点计时器打点结束时要立刻切断电源。要保证手每一次要保证手每一次“水平地拉动纸带水平地拉动纸带”。可以大致表示某包含点的瞬时速度,可以大致表示某包含点的瞬时速度,两边点离得越近算出的平均速度接近两边点离得越近算出的平均速度接近D点点的瞬时速度,但过小的间距也会增大测量的瞬时速度,但过小的间距也会增大测量的误差,应根据课本中的例子仔细选
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