《实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度》运动的描述PPT

《实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度》运动的描述PPT

第一部分内容：实验目的

1．了解打点计时器的结构、工作原理及使用方法。

2．学会用打点计时器测量物体的速度。

3．能利用vt图像分析实验数据，描述物体的运动。

1．两种打点计时器的对比

2．测量平均速度：根据v＝ΔxΔt可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的位移，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔。

3．测量瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置(例如纸带上某点)的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的相距较近的两点间的平均速度来表示。

电磁打点计时器或电火花计时器、低压交流电源电火花计时器使用220 V交流电源、复写纸或墨粉纸盘、导线若干、刻度尺、纸带、坐标纸。

1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。

2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线与6 V的低压交流电源的接线柱相连接，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面(或把电火花计时器与220 V交流电源连接，把纸带穿好，压在墨粉纸盘下面)。

3．接通电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。

4．重复步骤(2)、(3)，获得3～5条纸带。

5．选择一条点迹清晰便于分析的纸带，往后数n个点，n个点之间的间隔数为n－1，纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt＝0.02(n－1)s。

6．用刻度尺测量出第1个点到第n个点间的位移Δx。

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实验测量纸带的平均速度和瞬时速度PPT，第二部分内容：数据处理

1．测量纸带的平均速度

从打第1个点到打第n个点，纸带的运动时间为Δt＝0.02(n－1)s，纸带的位移为Δx，纸带的平均速度v＝ΔxΔt。把测量和计算的结果填入表中。

2．用打点计时器测量瞬时速度

(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。

(2)从能够看清的某个点开始，每隔四个点取一个计数点，每两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。在纸带上用O、A、B、C、D、…标出这些“计数点”，如图所示。

用刻度尺依次测出OA、OB、OC、OD、…的距离是s1、s2、s3、s4、…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2、x4＝s4－s3、…确定出OA、AB、BC、CD、…之间的位移x1、x2、x3、x4、…

(3)运动物体在A、B、C、D、…各点的瞬时速度分别为vA＝x1＋x22T、vB＝x2＋x32T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T、…

3．用vt图像描述物体的速度

(1)以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。

(2)根据不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。

(3)用平滑曲线把这些点连接起来，即得到vMt图像，如图所示。

1．利用平均速度来代替运动物体在某计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。

2．分段测量计数点间的位移会带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的位移。

3．作图时，描点、连线存在偶然误差，为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图。

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实验测量纸带的平均速度和瞬时速度PPT，第三部分内容：学习考点

考点一   实验原理与操作

[典例1]　研究“用打点计时器测速度”的实验：

(1)[多选]实验中，除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带定滑轮的长木板、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有________。(填选项代号)

A．电压合适的50 Hz低压交流电源

B．电压可调的直流电源

C．刻度尺

(2)[多选]对于减小实验误差来说，下列采取的方法中正确的有________。

A．选取合适的n个点为计数点

B．使小车运动得尽量慢些

C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算

D．选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验

E．实验时尽量让小车远离打点计时器，释放小车后再接通电源

考点二   数据处理和误差分析

[典例2]如图所示是一条利用频率为50 Hz的打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出，测得各计数点到0点的距离已在图上标出，求各计数点的瞬时速度并画出vt图像。

[解析]1点是0和2间时间的中间时刻，求出0和2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出。0和6两个点的瞬时速度不便求出，然后画出图线，注意相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。各段时间的平均速度作为中间时刻的瞬时速度分别为：v1＝0.195 m/s；v2＝0.40 m/s；v3＝0.61 m/s；v4＝0.69 m/s；v5＝0.70 m/s，再以O点为坐标原点建立直角坐标系，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，在直角坐标系中描点，然后连线得到vMt图像如图所示。

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