高中物理实验教案:用打点计时器测速度

物理教案 时间:2019-01-12 我要投稿
【www.unjs.com - 物理教案】

  除了课堂上的学习外,平时的积累与练习也是学生提高成绩的重要途径,本文为大家提供了用打点计时器测速度的高中物理实验,祝大家阅读愉快。

  一. 教学内容:实验:用打点计时器测速度

  二. 教学重点 :

  1. 了解误差有关常识和有效数字运算相关知识.

  2. 学会使用打点计时器。

  3. 能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

  4. 会用描点法描绘物体的速度?D?D时间图象,并从中获取物理信息。

  三. 教学难点:

  处理纸带的方法,用描点法画图象的能力。

  四. 重点、难点解析:

  (一)误差和有效数字

  1. 误差

  测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。

  (1)系统误差的特点是在多次重复同一实验时,误差总是同样地偏大或偏小。系统误差具有确定的方向性,因此找出其产生的原因后,可采取适当的措施减小或消除它。

  (2)偶然误差总是有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法,可以多进行几次测量,求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。

  2. 有效数字

  带有一位不可靠数字的近似数字,叫做有效数字。

  (1)有效数字是指近似数字而言。

  (2)只能带有一位不可靠数字,不是位数越多越好。

  凡是用测量仪器直接测量的结果,读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后,再向下估读一位(不可靠数字),这里不受有效数字位数的限制。

  间接测量的有效数字运算不作特别要求,运算结果一般可用2~3位有效数字表示。

  从仪器上读出来的数值,经常有一位数是估计出来的,或多或少存在着误差。例如米尺的最小刻度是mm(0.001m),那么用米尺测量长度可读到十分之一毫米(0.0001m)。0.001m这一位可以从米尺上读出来,是可靠的,0.001m位前面的数都是可靠数,0.0001m这一位是测量者估读出来的,估读的数字因人而异,因此是有疑问的,称为存疑数。由于0.0001m位已存疑,在它以后各位数的估读已无必要。我们把可靠数加上最后一位存疑数,一起记录下来,统称为有效数字。

  (二)打点计时器原理及使用

   电磁打点计时器

  教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点:观察打点计时器并阅读其使用说明书,明确电磁打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。

  电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,如图1所示。工作电压为4V~6V。当电源的频率是50Hz时,它每隔0.02s打一次点。通电以前,把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。当接通电源时,线圈产生的交变磁场使振动片(由弹簧钢制成)磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的磁场作用下,振动片将上下振动,其振动周期与线圈中的电流变化周期一致,即为 0.02s。位于振片一端的振针就跟着上下振动起来。这时,如果纸带运动,振针就在纸带上打出一系列小点。

  电磁打点计时器使用低压交流电源工作,大家想一想能不能使用直流电源,为什么?

  使用时电源插头直接插在交流220 V插座内,将裁成圆片(直径约38 mm)的墨粉纸盘的中心孔套在纸盘轴上,将剪切整齐的两条普通有光白纸带(20 mm×700 mm)从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过,并且要让墨粉纸盘夹在两条纸带之间。这样当两条纸带运动时,也能带动墨粉纸盘运动,当按下脉冲输出开关时,放电火花不至于始终在墨粉纸盘的同一位置而影响到点迹的清晰度。也可以用上述尺寸的白纸带和墨粉纸带(位于下面)做实验,还可以用两条白纸带夹着一条墨粉纸带做实验;墨粉纸可以使用比较长的时间,一条白纸带也可以重复使用,应注意降低实验成本。

  从原理上考虑,电火花计时器跟电磁打点计时器相比,哪个更好些,误差可能会更小?

  小结:电火花计时器使用中运动阻力极小,这种极小阻力来自于纸带运动的本身,而不是打点产生的,因而系统误差小,计时精度与交流电源频率的稳定程度一致(脉冲周期误差不大于50s,这一方面也远优于电磁打点计时器),同时它的操作简易,使用安全可靠(脉冲放电电流平均值不大于5A)。

  打点计时器能记录哪些信息?

  答案:B

  答:将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片,可调节复写纸位置。将纸带从复写纸圆片下穿过。

  问题2:振针打的点不清晰或打不出点可能是哪些原因?怎样调整?

  答:因打点计时器是按间歇工作设计的,故长期工作可能会因线圈发热而损坏。

  电火花计时器的纸带安装方法:

  使用电火花计时器在纸带上打点,安装纸带的方法有两种:一种是用一条纸带从墨粉盘下穿过,打点时墨粉盘不随纸带转动,电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上,打出的点迹颜色较淡,打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另一条纸带。学生实验时可采用这一方法。另一种是用两条纸带,将墨粉盘夹在中间,拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用,墨粉盘会随纸带转动,电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上,所以打出的点迹颜色较重。墨粉盘上面的一条纸带没有点迹,可重复使用。用一条纸带打点时,纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小,用两条纸带打点时摩擦阻力较大。不管用哪种方法,打完纸带后应立即切断电源。

  问题4:处理纸带时,从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点。如果数出n个点,这些点划分出来的时间间隔数是多少?

  T为相邻两个字母之间的时间间隔。用这个平均速度代表纸带经过E点时的瞬时速度vE =vDF。

  可以大致表示E点的瞬时速度,D、F两点离E点越近,算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。然而D、F两点距离过小则测量误差增大,应该根据实际情况选取这两个点。

  根据粗略表示某点瞬时速度的方法,选择合适的计数点,测量包含这个点的一段时间内的位移Δx,同时记录对应的时间Δt,填入教材第23页中设计好的表1中。

  算出刚填完的表1中各点附近的平均速度,把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度,抄入教材表2中。从该表中能粗略看出手拉纸带运动的速度变化情况。

  为大家整理的用打点计时器测速度的高中物理实验就到这里,同学们一定要认真阅读,希望对大家的学习和生活有所帮助。