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高中物理打點計時器測速度重難點知識解析

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電火花計時器的紙帶安裝方法:

高中物理打點計時器測速度重難點知識解析

使用電火花計時器在紙帶上打點,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,打點時墨粉盤不隨紙帶轉動,電火花只將墨粉盤上某一位置的墨粉蒸發到紙帶上,打出的點跡顏色較淡,打過一條紙帶後要將墨粉盤轉一角度再打另一條紙帶。學生實驗時可採用這一方法。另一種是用兩條紙帶,將墨粉盤夾在中間,拖動紙帶時由於兩條紙帶的摩擦作用,墨粉盤會隨紙帶轉動,電火花將墨粉盤上不同位置的墨粉蒸發到紙帶上,所以打出的點跡顏色較重。墨粉盤上面的一條紙帶沒有點跡,可重複使用。用一條紙帶打點時,紙帶與打點計時器之間的摩擦阻力較小,用兩條紙帶打點時摩擦阻力較大。不管用哪種方法,打完紙帶後應立即切斷電源。

常見考點考法

打點計時器原理及使用

1. 電磁打點計時器

教師佈置學生對照儀器看說明書,引導學生注意其重點:觀察打點計時器並閱讀其使用說明書,明確電磁打點計時器的結構、各部分的名稱、工作原理及使用方法。

電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,如圖1所示。工作電壓為4V~6V。當電源的頻率是50Hz時,它每隔0.02s打一次點。通電以前,把紙帶穿過限位孔,再把套在軸上的複寫紙片壓在紙帶的上面。當接通電源時,線圈產生的.交變磁場使振動片(由彈簧鋼製成)磁化,振動片的一端位於永久磁鐵的磁場中。由於振動片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化,在永久磁鐵的磁場作用下,振動片將上下振動,其振動週期與線圈中的電流變化週期一致,即為 0.02s。位於振片一端的振針就跟著上下振動起來。這時,如果紙帶運動,振針就在紙帶上打出一系列小點。

2.處理紙帶時,從能夠看清的某個點開始,往後數出若干個點。如果數出n個點,這些點劃分出來的時間間隔數是多少?

T為相鄰兩個字母之間的時間間隔。用這個平均速度代表紙帶經過E點時的瞬時速度vE =vDF。

可以大致表示E點的瞬時速度,D、F兩點離E點越近,算出的平均速度越接近E點的瞬時速度。然而D、F兩點距離過小則測量誤差增大,應該根據實際情況選取這兩個點。

根據粗略表示某點瞬時速度的方法,選擇合適的計數點,測量包含這個點的一段時間內的位移Δx,同時記錄對應的時間Δt,填入教材第23頁中設計好的表1中。

算出剛填完的表1中各點附近的平均速度,把它當作計時器打下這些點時的瞬時速度,抄入教材表2中。從該表中能粗略看出手拉紙帶運動的速度變化情況。

常見誤區提醒

1. 誤差

測量值與真實值的差異叫做誤差。誤差可分為系統誤差和偶然誤差兩種。

(1)系統誤差的特點是在多次重複同一實驗時,誤差總是同樣地偏大或偏小。系統誤差具有確定的方向性,因此找出其產生的原因後,可採取適當的措施減小或消除它。

(2)偶然誤差總是有時偏大,有時偏小,並且偏大和偏小的機會相同。減小偶然誤差的方法,可以多進行幾次測量,求出幾次測量的數值的平均值。這個平均值比某一次測得的數值更接近於真實值。

2. 有效數字

帶有一位不可靠數字的近似數字,叫做有效數字。

(1)有效數字是指近似數字而言。

(2)只能帶有一位不可靠數字,不是位數越多越好。

凡是用測量儀器直接測量的結果,讀數一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數值(可靠數字)後,再向下估讀一位(不可靠數字),這裡不受有效數字位數的限制。

間接測量的有效數字運算不作特別要求,運算結果一般可用2~3位有效數字表示。

從儀器上讀出來的數值,經常有一位數是估計出來的,或多或少存在著誤差。例如米尺的最小刻度是mm(0.001m),那麼用米尺測量長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,是可靠的,0.001m位前面的數都是可靠數,0.0001m這一位是測量者估讀出來的,估讀的數字因人而異,因此是有疑問的,稱為存疑數。由於0.0001m位已存疑,在它以後各位數的估讀已無必要。我們把可靠數加上最後一位存疑數,一起記錄下來,統稱為有效數字。