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    用打點計時器測速度實驗報告

    一.實驗目的

    1、研究自由落體運動的特性。

    2、實驗研究勻變速運動相鄰兩點的距離差滿足 s(n)+s(n+1)=aT*T 。

    3、計算勻變速運動中某點瞬時速度。

    二.實驗原理及注意事項

    1、實驗原理:

    電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,其工作電壓是4~6V,電源的頻率是50Hz,它每隔0.02s打一次點。 電火花計時器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點跡的計時儀器,使用220V交流電壓,當頻率為50Hz時,它每隔0.02s打一次點,電火花計時器工作時,紙帶運動所受到的阻力比較小,它比電磁打點計時器實驗誤差小。

    2、注意事項:

    1.打點計時器使用的電源是交流電源,電磁打點計時器電壓是4~6V;電火花打點計時器電壓是220V。

    2.打點計時器在紙帶上應打出輕重合適的小圓點,如遇到打出的是小橫線、重複點或點跡不清晰,應調整振針距複寫紙片的高度,使之大一點。

    3.複寫紙不要裝反,每打完一條紙帶,應調整一下複寫紙的位置,若點跡不夠清晰,應考慮更換複寫紙。

    4.紙帶應捋平,減小摩擦,從而起到減小誤差的作用。

    5.使用打點計時器,應先接通電源,待打點計時器穩定後再放開紙帶。

    6.使用電火花計時器時,還應注意把兩條白紙帶正確穿好,墨粉紙盤夾在兩紙帶之間;使用打點計時器時,應讓紙帶透過限位孔,壓在複寫紙下面。

    7.處理紙帶資料時,密集點的位移差值測量起來誤差大,應捨去;一般以五個點為一個計數點。

    8.描點作圖時,應把儘量多的點連在一條直線(或曲線)上不能連在線上的點應分居線上的兩側。誤差過大的點可以捨去。

    9.打點器不能長時間連續工作。每打完一條紙帶後,應及時切斷電源。待裝好紙帶後,再次接通電源並實驗。

    10.在實驗室使用打點計時器時,先將打點計時器固定在實驗臺上,然後接通電源。

    三.實驗步驟

    1.把長木板平放在實驗桌上,並使滑輪伸出桌面

    2.把打點計時器固定在木板沒有滑輪的一側,並連好電路

    3.把一條細繩栓在小車上,細繩跨過定滑輪,下邊吊著合適的鉤碼。

    4.把穿過打點計時器的紙帶固定在小車後面 5.使小車停在靠近打點計時器處,接通電源,放開小車,讓小車運動

    6.斷開電源,取出紙帶

    7.換上新的紙帶,再重做兩次

    4.測量並處理資料

    五.實驗結論

    1、自由落體運動初始點的分析:看紙帶的前兩個點的距離是否接近2mm,接近2mm的紙帶才是由靜止開始的自由落體運動實驗紙帶。 2、實驗紙帶是否研究勻變速運動的分析:測量紙帶上相鄰各點的距離之差是否相等,若相等就是勻變速運動,否則就不是;即勻變速運動的紙帶相鄰兩點的距離差滿足 s(n)+s(n+1)=aT*T

    3、計算勻變速運動中某點瞬時速度;由勻變速運動物體在某段位移的平均速度等於物體在該段位移中點時刻的瞬時速度;即 V(n)=〔s(n)+s(n+1)〕/2t s(n)指第N-1個計時點到第N個計時點的位移,s(n+1)指第N個計時點到第N+1個計時點的位移?〔s(n)+s(n+1)〕指第N-1個計時點到第N+1個計時點的位移.(即把要求的點包括在了他們中間即N處) ,t指發生兩個相鄰計數點(N-1到N,N到N+1)之間的時間間隔.2T就是時間間隔總和

    4、計算勻變速運動的加速度: (1)、理想紙帶的加速度計算:由於理想紙帶描述的相鄰兩個計數點間的距離之差完全相等,即 有:S2-S1=S3-S2=…=S(n)-S(n-1)=△S=aT*T;故其加速度 a=△S/(T*T) (2)、實際的實驗紙帶加速度計算:由於實驗過程中存在一定的誤差,導致各相鄰兩個計數點間的距離之差不完全相等,為減小計算加速度時產生的偶然誤差,採用隔位分析法計算,可以減小運算量,方法是,用S1,S2,S3.......表示相鄰計數點的距離,兩計數點間的時間間隔為T,根據=aT*T有 S4-S1=(S4-S3)+(S3-S2)+(S2-S1)=3a1T*T 同理S5-S2=S6-S3=3a2T*T 求出a1=(S4-S1)/3T*T a2=(S5-S2)/3T*T a3=(S6-S3)/3T*T 再求平均值計算加速度 :a=(a1+a2+a3)/3

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