今天我們來學習打點計時器。打點計時器的是實驗室中用來測速度的儀器。原理是紙帶連接在運動的物體上,物體運動速度與紙帶運動速度相同的。打點計時器通上交流電後,打點計時器能夠在交流電的帶動下,配合紙帶,在紙帶上打出不同的點,每打相鄰的兩個點之間的間隔是相同的。
然後通過刻度尺量出點的間隔長度,除以兩個點之間的時間間隔,就得出紙帶速度的大小。即為物體的運動速度大小。
因為不同的打點計時器在紙帶上打點方式不同,又把它們分為電磁打點計時器和電火花計時器。
電磁打點計時器打點方式就是通過接通4-6V的交流電帶動振針上下振動,紙帶水平運動,振針在紙帶上的不同位置處打上不同的點。相當于是給紙帶上紮上一個個小孔。
電火花計時器打點方式與電磁打點計時器方式不同,用的是電火花和墨粉。原理是220V交流電産生脈沖電流,放電,産生火花,在紙帶上留下點迹。這樣打點的方式與電磁打點計時器的方式相比較,與紙帶的阻力較小。
根據紙帶上打出的點,來計算該點出的速度。那麼該點處的速度應該怎麼去計算呢?
可以用包含該點一段位移除以時間算其平均速度,來表示該點處的瞬時速度。
但是這裡面是存在誤差的,因為平均速度指的是一段過程整體運動情況,瞬時速度指的某個點,某個時刻處的速度。雖然有誤差,但是我們可以讓誤差盡量小,那就選取的的這一段盡量小,那麼就越接近該點瞬時速度。
所以,我們實際操作時就選取目标點的前一個點和後一個點為目标,用這段的長度,除以這段的時間算出來的速度就是的該點的瞬時速度。
打點計時器還有計時的功能,因為交流電的變化時周期的,就是周期變化帶動打點計時器在紙帶上,所以打點的間隔與相接的交流電是有關的。例如電火花計時器接的是220v, 50Hz的交流電。一秒鐘打點50次,則兩個相鄰的兩個點的時間間隔是1/50=0.02s。5個間隔的時間就為0.1s。通過查間隔數,再乘以0.02s.就是這兩個點之間時間間隔。這樣不用秒表,也知道運動時間。
所以在很多考試中,下面需要哪些實驗器材,會給你秒表這一個選項,來迷惑你。考察你懂不懂打點計時器的功能和特點。
紙帶上打的點往往有多個,而且運動過程中的點,速度又不太一樣,所以我們能算出各個點的速度。便把紙帶即物體的運動過程快慢表示出來了。
因為數據比較多,可以将這些點描在同一個坐标系中,用平滑的曲線畫出V-t圖像,即随着時間的變化,速度的變化規律。這樣的圖像更加的直觀。
但是需要注意的是,速度是縱坐标單位是m/s,橫坐标是時間t。
除了兩種打點計時器可以測算速度外,實驗室中還有其他儀器也可進行測算速度,分别是運動傳感器,氣墊導軌,數字計時器。它們計時方式各有不同,但是工作原理跟打點計時器測算速度是一樣的,所以也是咱們在學習和考試會經常遇到。
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