一、实验原理

1．打点计时器

(1)作用：计时仪器，每隔0.02s打一次点．

(2)工作条件:

电磁打点计时器：低压交流电源（请参考：实验问题：电磁打点计时器的工作电压究竟是多少？）

（关于教材中电磁打点计时器工作电压的修订说明）

电火花计时器：V交流电源

(3)纸带上点的意义：

①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；

②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．

2．利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法

设x1、x2、x3、x4……为纸带上相邻两个计数点之间的距离，假如△x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=……=常数，即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动．

3．由纸带求物体运动速度的方法

根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度vn=(xn+xn+1)/2T

4．由纸带求物体运动加速度的方法

二、实验器材

电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸．

三、实验步骤

1.把带有滑轮的长木板平放在实验桌上，把滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，并把打点计时器连接在电源上。

2.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器的复写纸下，并把它的一端固定在小车的后面。

3.把小车停止靠近打点计时器处，接通电源等打点计时器计时稳定后，放开小车。

4.换上新纸带，重复实验3次

四、注意事项

1．使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定工作后，再释放纸带．

2．释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置．

3．使用电火花计时器时应注意把两条白纸带正确穿好墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面．

4．小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集．

5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰．适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T．

6．测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差．

五、误差分析

1.本实验参与计算的量有x和T，因此误差来源于x和T．由于相邻两计数点之间的距离x测量有误差而使a的测量结果产生误差．

2．由于电源的频率不稳定而使T不稳定产生误差．

题型讲解

1.基础知识理解

（1）“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是()

A．实验时应先放开纸带再接通电源

B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍

C．从纸带可求出计数点B对应的速率

D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s

　C

2.逐差法求解加速度

如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是_______m/s，小车运动的加速度计算表达式为________________，

3.纸带问题

（1）某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图1-5-15所示．他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E．测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为m/s，小车运动的加速度大小为m/s2，AB的距离应为cm．（保留三位有效数字）

某时刻的瞬时速度等于一段时间内的平均速度：

⑶由2＋5t＝1.1＋2（0.8－t），解得t＝0.1s

即物体在斜面上下滑的时间为0.5s

则：t＝0.6s时物体在水平面上，其速度为v＝v1.2＋a2t＝2.3m/s

⑴a＝30°；⑵m＝0.2；（3）2.3m/s

4.图象处理

（1）某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．实验步骤如下：

a．安装好实验器材．

b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图1中0、1、2……6点所示．

c．测量1、2、3……6计数点到0计数点的距离，分别记作：S1、S2、S3……S6．

d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀速直线运动．

线．

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

①实验中，除打点及时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有和．（填选项代号）

A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源

C．刻度尺D．秒表E．天平F．重锤

②将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图2所示，则S2＝cm，S5＝cm．

①打点计时器使用的电源为交流电源，利用刻度尺测量各点之间的距离．

②由刻度尺的最小刻度为mm，故要估读到0.1mm，即要读到0.01cm位．

（2）某同学用如下图所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz，在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每隔2个计时点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如下图所示．

从数据处理方法看，在s1、s2、s3、s4、s5、s6中，对实验结果起作用的：方法A中有________；方法B中有________．因此，选择方法________(A或B)更合理，这样可以减少实验的________(系统或偶然)误差．本实验误差的主要来源有________________(试举出两条)．

物体只在重力的作用下做匀加速直线运动，通过对纸带数据的处理，可以求出当地的重力加速度数值，本题主要考查在处理数据的两种方法中哪种误差较小，是属于误差分析类问题

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