4 实验：用打点计时器测速度
[学习目标] 1.[科学探究]学会用打点计时器探究小车的速度随时间的变化． 2.[科学方法]掌握用“平均速度”计算瞬时速度的方法． 3.[科学方法]学会用“逐差法”和“图象法”计算小车的加速度．
一、实验原理和方法
1．打点计时器的原理及使用
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电火花计时器
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电磁打点计时器
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结构
图示
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工作电压
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220 V交流电源
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6 V
以下交流电源
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打点方式
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周期性产生电火花
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振针周期性上下振动
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打点周期
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0.02 s
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0.02 s
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记录信息
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位置、时刻或位移、时间
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2．根据纸带计算平均速度：根据v＝可求出任意两点间的平均速度，Δx是纸带上两点间的距离，利用刻度尺测量，Δt是这两点间的时间间隔．
3．粗略计算瞬时速度：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．
二、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．
三、实验步骤
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．
3．接通电源，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．取下纸带，从能看得清的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点．如果共有n个点，则用Δt＝0.02×(n－1)s计算出纸带的运动时间Δt.
5．用刻度尺测量一下打下这些点纸带通过的距离Δx，利用公式v＝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中．
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实验
次数
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点
数n
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点划分出的间隔数n－1
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运动时间
Δt/s
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位移
Δx/m
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平均速度
v/(m·s－1)
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1
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2
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四、数据处理
1．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＝0.1 s．在纸带上用O、A、B、C、D、…标出这些“计数点”，如图所示．
依次测出OA、AB、BC、CD、…之间的距离x1、x2、x3、x4、….
(3)A、B、C、D、…各点的瞬时速度分别为：
vA＝、vB＝、vC＝、vD＝、….
2．用图象表示速度
用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的vt图象.
五、误差分析
1．利用平均速度来代替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x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距离．
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．
