高中物理 必修一

第二章 勻變速直線運動的研究

第四節 打點計時器的使用

電磁打點計時器的使用步驟和注意要點

1.使用步驟

（1）把打點計時器固定在桌子上，将紙帶穿過限位孔，複寫紙套在定位軸上，并壓在紙帶上。

（2）将打點計時器的兩個接線柱分别與交流電源相連．(電磁打點計時器接交流電源4～6V。)

（3）打開電源開關，按實驗需要使紙帶運動，在紙帶上打出一系列的點。

（4）取下紙帶，根據具體情況選出計數點，按實驗要求進行測量計算。

2.使用要點及注意事項

（1）打點計時器使用的是低壓交流電源，它的工作電壓為4V-6V，頻率為50Hz，如果電壓過高會燒毀計時器線圈，如果電壓過低，會出現不打點或打點不清的情況．至于交流電的頻率，我國生産和生活用的交流電頻率都是50Hz，周期是0.02s，比較穩定，一般都滿足要求．

（2）為使打點的頻率比較穩定，要求打點計時器的振動片的固有頻率也是50Hz，使之發生共振現象，振動片的長度可在一定範圍調節，通過改變振動片的長度來調節它的固有頻率．

（3）實驗前要檢查打點的清晰情況，必要時應調整振針的高度，振針過高時打不上點，過低時會打出短線，還會對紙帶産生過大的阻力；振動片和振針要固定好，不能讓它松動，否則會出現漏點或雙點．

（4）所用紙帶要平整，如果紙帶不平整，可能出現點迹不清，漏點或點間距離不準（在紙帶有褶皺時兩點間間隔和展平後兩點間間隔不等）等現象，一般來說使用的是專用紙帶，比較平整，個别有褶皺的紙帶不要用或熨平後再用．複寫紙應安裝在紙帶的上面，專用複寫紙隻有一面有複印油墨的一面應朝下和紙帶接觸．

（5）在打點計時器系列實驗中，紙帶與打點計時器之間的摩擦是引起實驗誤差的主要原因之一，所以在實驗前首先要放正打點計時器的位置，使紙帶在移動過程中不與限位孔的側壁相碰．

（6）在使用打點計時器時，應先接通電源，待打點計時器工作穩定時，再放開紙帶；打點計時器屬于間歇性工作儀器，每打完一條紙帶，應及時切斷電源，并将定位軸上的複寫紙片換個位置，以保證打點清晰．

（7）選擇記時點時，不一定從運動開始打下的第一個點算起，往往要排除初段密．在數據的處理，往往為了計算的方便會采取計算點而不是計時點．

電火花點計時器的使用步驟和特點

1.電火花打點計時器使用步驟

1．把電火花計時器固定在桌子上，檢查墨粉紙盤是否已經正确地套再紙盤軸上，檢查兩條白紙帶是否已經正确地穿好，墨粉紙盤是否夾再兩條紙帶之間。

2．把計時器上的電源插頭插在交流220V電源插座上。

3．按下脈沖輸出開關，用守水平地拉動拉動兩條紙帶，紙帶上就打上一列小點。

2.特點

解釋電火花計時器與電磁打點計時器一樣，是靠電流方向的改變來改變磁鐵的磁場方向，從而促使振動片上下振動，并且振動片的振動周期與電源的電流變化周期一緻。

電火花計時器使用中運動阻力極小，這種極小阻力來自于紙帶運動的本身，而不是打點産生的，因而系統誤差小，計時精度與交流電源頻率的穩定程度一緻（脈沖周期不大于50μs，這一方面也遠優于電磁打點計時器），同時它的操作簡易，使用安全可靠（脈沖放電電流平均值不大于5μA）。

打點計時器的應用

為打點計時器打下的紙帶．選點迹清楚的一條，舍掉開始比較密集的點迹，從便于測量的地方取一個開始點O，然後每5個點取一個計數點A、B、C、D …．測出相鄰計數點間的距離s1、s2、s3 … 利用打下的紙帶可以：

熱點一　實驗操作及數據處理

例：[2013·廣東卷]研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖a所示，其中斜面傾角θ可調。打點計時器的工作頻率為50 Hz。紙帶上計數點的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。

部分實驗步驟如下：

A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶

B．接通電源，待打點計時器工作穩定後放開小車

C．将小車停靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連

D．把打點計時器固定在平闆上，讓紙帶穿過限位孔

上述實驗步驟的正确順序是：__________(用字母填寫)。

(2)圖(b)中标出的相鄰兩計數點的時間間隔T＝______ s。

(3)計數點5對應的瞬時速度大小計算式為v5＝________。

(4)為了充分利用記錄數據，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a＝________。

總結：

(1)運動性質的判斷：看相鄰計數點間的距離特點。

(2)瞬時速度求解：采用平均速度法求某一點的瞬時速度。

(3)加速度的求解：計數點間距離的給定有兩種：相鄰計數點間距離和各計數點到O點的距離，計算時後者要先轉換為前者，如框圖所示。

熱點二　拓展創新實驗

視角1　實驗器材的改進

(1)氣墊導軌替代長木闆，可以保證小車做真正的勻加速直線運動

(2)頻閃照相機或光電計時器替代打點計時器

視角2　在新情景下完善實驗步驟及數據分析

例：(2014·全國卷)現用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動。在一小物塊沿斜面向下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示。拍攝時頻閃頻率是10 Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s。數據如下表所示。重力加速度大小g＝9.80 m/s2。

根據表中數據，完成下列填空：

(1)物塊的加速度a＝________m/s2(保留3位有效數字)。

(2)因為________________，可知斜面是粗糙的。

每日一個知識點

目錄

高中物理必修一 運動與力

一.運動的描述

1.質點、參考系

2.時間與位移

3.速度、加速度

4.實驗：用打點計時器測速度

二．勻變速直線運動的研究

1.勻速直線運動

2.勻變速直線運動

3.自由落體運動

4.打點計時器的使用

5.x-t圖像與v-t圖像的比較

三．相互作用

四．牛頓運動定律

未完待續

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