用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度物理實(shí)驗(yàn)
一. 教學(xué)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度
二. 教學(xué)重點(diǎn) ：
1. 了解誤差有關(guān)常識(shí)和有效數(shù)字運(yùn)算相關(guān)知識(shí).
2. 學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。
3. 能根據(jù)紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。
4.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度物理實(shí)驗(yàn)：會(huì)用描點(diǎn)法描繪物體的速度?D?D時(shí)間圖象，并從中獲取物理信息。
三. 教學(xué)難點(diǎn)：
處理紙帶的方法，用描點(diǎn)法畫圖象的能力。
四. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析：
(一)誤差和有效數(shù)字
1. 誤差
測(cè)量值與真實(shí)值的差異叫做誤差。誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。
(1)系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是在多次重復(fù)同一實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤差總是同樣地偏大或偏小。系統(tǒng)誤差具有確定的方向性，因此找出其產(chǎn)生的原因后，可采取適當(dāng)?shù)拇胧p小或消除它。
(2)偶然誤差總是有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，并且偏大和偏小的機(jī)會(huì)相同。減小偶然誤差的方法，可以多進(jìn)行幾次測(cè)量，求出幾次測(cè)量的數(shù)值的平均值。這個(gè)平均值比某一次測(cè)得的數(shù)值更接近于真實(shí)值。
2. 有效數(shù)字
帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。
(1)有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言。
(2)只能帶有一位不可靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。
凡是用測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后，再向下估讀一位(不可靠數(shù)字)，這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。
間接測(cè)量的有效數(shù)字運(yùn)算不作特別要求，運(yùn)算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。
從儀器上讀出來(lái)的數(shù)值，經(jīng)常有一位數(shù)是估計(jì)出來(lái)的，或多或少存在著誤差。例如米尺的最小刻度是mm(0.001m)，那么用米尺測(cè)量長(zhǎng)度可讀到十分之一毫米(0.0001m)。0.001m這一位可以從米尺上讀出來(lái)，是可靠的，0.001m位前面的數(shù)都是可靠數(shù)，0.0001m這一位是測(cè)量者估讀出來(lái)的，估讀的數(shù)字因人而異，因此是有疑問(wèn)的，稱為存疑數(shù)。由于0.0001m位已存疑，在它以后各位數(shù)的估讀已無(wú)必要。我們把可靠數(shù)加上最后一位存疑數(shù)，一起記錄下來(lái)，統(tǒng)稱為有效數(shù)字。
(二)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理及使用
1. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并閱讀其使用說(shuō)明書，明確電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，如圖1所示。工作電壓為4V～6V。當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)。通電以前，把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶的上面。當(dāng)接通電源時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使振動(dòng)片(由彈簧鋼制成)磁化，www.xuexidiyi.com振動(dòng)片的一端位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中。由于振動(dòng)片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場(chǎng)作用下，振動(dòng)片將上下振動(dòng)，其振動(dòng)周期與線圈中的電流變化周期一致，即為 0.02s。位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)起來(lái)。這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。
圖1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源工作，大家想一想能不能使用直流電源，為什么?
圖2
使用時(shí)電源插頭直接插在交流220 V插座內(nèi)，將裁成圓片(直徑約38 mm)的墨粉紙盤的中心孔套在紙盤軸上，將剪切整齊的兩條普通有光白紙帶(20 mm700 mm)從彈性卡和紙盤軸之間的限位槽中穿過(guò)，并且要讓墨粉紙盤夾在兩條紙帶之間。這樣當(dāng)兩條紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，也能帶動(dòng)墨粉紙盤運(yùn)動(dòng)，當(dāng)按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，放電火花不至于始終在墨粉紙盤的同一位置而影響到點(diǎn)跡的清晰度。也可以用上述尺寸的白紙帶和墨粉紙帶(位于下面)做實(shí)驗(yàn)，還可以用兩條白紙帶夾著一條墨粉紙帶做實(shí)驗(yàn);墨粉紙可以使用比較長(zhǎng)的時(shí)間，一條白紙帶也可以重復(fù)使用，應(yīng)注意降低實(shí)驗(yàn)成本。
從原理上考慮，電火花計(jì)時(shí)器跟電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，哪個(gè)更好些，誤差可能會(huì)更小?
小結(jié)：電火花計(jì)時(shí)器使用中運(yùn)動(dòng)阻力極小，這種極小阻力來(lái)自于紙帶運(yùn)動(dòng)的本身，而不是打點(diǎn)產(chǎn)生的，因而系統(tǒng)誤差小，計(jì)時(shí)精度與交流電源頻率的穩(wěn)定程度一致(脈沖周期誤差不大于50
s，這一方面也遠(yuǎn)優(yōu)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，同時(shí)它的操作簡(jiǎn)易，使用安全可靠(脈沖放電電流平均值不大于5
A)。
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能記錄哪些信息?
答案：B
答：將復(fù)寫紙?zhí)自趶?fù)寫紙定位銷上，推動(dòng)調(diào)節(jié)片，可調(diào)節(jié)復(fù)寫紙位置。將紙帶從復(fù)寫紙圓片下穿過(guò)。
問(wèn)題2：振針打的點(diǎn)不清晰或打不出點(diǎn)可能是哪些原因?怎樣調(diào)整?
答：因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是按間歇工作設(shè)計(jì)的，故長(zhǎng)期工作可能會(huì)因線圈發(fā)熱而損壞。
電火花計(jì)時(shí)器的紙帶安裝方法：
使用電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)，安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙帶從墨粉盤下穿過(guò)，打點(diǎn)時(shí)墨粉盤不隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花只將墨粉盤上某一位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點(diǎn)跡顏色較淡，打過(guò)一條紙帶后要將墨粉盤轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可采用這一方法。另一種是用兩條紙帶，將墨粉盤夾在中間，拖動(dòng)紙帶時(shí)由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤會(huì)隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花將墨粉盤上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點(diǎn)跡顏色較重。墨粉盤上面的一條紙帶沒(méi)有點(diǎn)跡，可重復(fù)使用。用一條紙帶打點(diǎn)時(shí)，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力較小，用兩條紙帶打點(diǎn)時(shí)摩擦阻力較大。不管用哪種方法，打完紙帶后應(yīng)立即切斷電源。
問(wèn)題4：處理紙帶時(shí)，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)。如果數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)劃分出來(lái)的時(shí)間間隔數(shù)是多少?
，T為相鄰兩個(gè)字母之間的時(shí)間間隔。用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過(guò)E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vE =vDF。
可以大致表示E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度。然而D、F兩點(diǎn)距離過(guò)小則測(cè)量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。
根據(jù)粗略表示某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法，選擇合適的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量包含這個(gè)點(diǎn)的一段時(shí)間內(nèi)的位移x，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間t，填入教材第23頁(yè)中設(shè)計(jì)好的表1中。
算出剛填完的表1中各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，抄入教材表2中。從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化情況。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/428250.html
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