《實驗：測量紙帶的平均速度和瞬時速度》運動的描述PPT
第一部分內容：實驗目的
1．了解打點計時器的結構、工作原理及使用方法。
2．學會用打點計時器測量物體的速度。
3．能利用vt圖像分析實驗數據，描述物體的運動。
實驗原理
1．兩種打點計時器的對比
2．測量平均速度：根據v＝ΔxΔt可求出任意兩點間的平均速度，Δx是紙帶上兩點間的位移，利用刻度尺測量，Δt是這兩點間的時間間隔。
3．測量瞬時速度：運動物體在某一時刻或某一位置(例如紙帶上某點)的瞬時速度可以粗略地由包含該點在內的相距較近的兩點間的平均速度來表示。
實驗器材
電磁打點計時器或電火花計時器、低壓交流電源電火花計時器使用220 V交流電源、復寫紙或墨粉紙盤、導線若干、刻度尺、紙帶、坐標紙。
實驗步驟
1．了解打點計時器的結構，然后把它固定在桌子上。
2．把電磁打點計時器的兩個接線柱用導線與6 V的低壓交流電源的接線柱相連接，讓紙帶穿過兩個限位孔，壓在復寫紙的下面(或把電火花計時器與220 V交流電源連接，把紙帶穿好，壓在墨粉紙盤下面)。
3．接通電源開關，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點，隨后立即關閉電源。
4．重復步驟(2)、(3)，獲得3～5條紙帶。
5．選擇一條點跡清晰便于分析的紙帶，往后數n個點，n個點之間的間隔數為n－1，紙帶從打第1個點到打第n個點的運動時間Δt＝0.02(n－1)s。
6．用刻度尺測量出第1個點到第n個點間的位移Δx。
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實驗測量紙帶的平均速度和瞬時速度PPT，第二部分內容：數據處理
1．測量紙帶的平均速度
從打第1個點到打第n個點，紙帶的運動時間為Δt＝0.02(n－1)s，紙帶的位移為Δx，紙帶的平均速度v＝ΔxΔt。把測量和計算的結果填入表中。
2．用打點計時器測量瞬時速度
(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶。
(2)從能夠看清的某個點開始，每隔四個點取一個計數點，每兩個計數點間的時間間隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。在紙帶上用O、A、B、C、D、…標出這些“計數點”，如圖所示。
用刻度尺依次測出OA、OB、OC、OD、…的距離是s1、s2、s3、s4、…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2、x4＝s4－s3、…確定出OA、AB、BC、CD、…之間的位移x1、x2、x3、x4、…
(3)運動物體在A、B、C、D、…各點的瞬時速度分別為vA＝x1＋x22T、vB＝x2＋x32T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T、…
3．用vt圖像描述物體的速度
(1)以速度v為縱軸，時間t為橫軸建立直角坐標系。
(2)根據不同時刻的瞬時速度值，在坐標系中描點。
(3)用平滑曲線把這些點連接起來，即得到vt圖像，如圖所示。
誤差分析
1．利用平均速度來代替運動物體在某計數點的瞬時速度會帶來系統誤差。為減小誤差，應取以計數點為中心的較小位移Δx來求平均速度。
2．分段測量計數點間的位移會帶來誤差。減小此誤差的方法是一次測量完成，即一次測出各計數點到起始計數點O的距離，再分別計算出各計數點間的位移。
3．作圖時，描點、連線存在偶然誤差，為減小誤差，應選取合適的坐標單位，利用坐標紙作圖。
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實驗測量紙帶的平均速度和瞬時速度PPT，第三部分內容：學習考點
考點一 實驗原理與操作
[典例1] 研究“用打點計時器測速度”的實驗：
(1)[多選]實驗中，除電磁打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、一端帶定滑輪的長木板、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有________。(填選項代號)
A．電壓合適的50 Hz低壓交流電源
B．電壓可調的直流電源
C．刻度尺
D．秒表
E．天平
(2)[多選]對于減小實驗誤差來說，下列采取的方法中正確的有________。
A．選取合適的n個點為計數點
B．使小車運動得盡量慢些
C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當的那一部分進行測量、計算
D．選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗
E．實驗時盡量讓小車遠離打點計時器，釋放小車后再接通電源
考點二 數據處理和誤差分析
[典例2]如圖所示是一條利用頻率為50 Hz的打點計時器打出的紙帶，0、1、2、3、4、5、6是七個計數點，每相鄰兩個計數點之間還有四個計時點未畫出，測得各計數點到0點的距離已在圖上標出，求各計數點的瞬時速度并畫出vt圖像。
[解析]1點是0和2間時間的中間時刻，求出0和2間的平均速度即可認為是1點的瞬時速度，同理2、3、4、5點的瞬時速度也可求出。0和6兩個點的瞬時速度不便求出，然后畫出圖線，注意相鄰計數點間的時間間隔T＝0.1 s。各段時間的平均速度作為中間時刻的瞬時速度分別為：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點為坐標原點建立直角坐標系，橫坐標表示時間，縱坐標表示速度，在直角坐標系中描點，然后連線得到vt圖像如圖所示。
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