打点计时器的应用.doc

1 打点计时器的应用——针对高三复习指导论文摘要: 本文的背景是高三总复习二轮实验专题的复习阶段,打点计时器的实验操作复习已安排完成,本文针对打点计时器的原理、纸带的数据处理、及纸带的应用做以小结,总结规律,帮助同学们在实践的基础上巩固理论知识,并通过习题的讲解分析使同学们更加熟悉高考实验的设计,提高分析问题、解决问题的能力。关键词: 打点计时器实验数据的处理设计性实验正文: 打点计时器是一种计时性仪器,分为两种。电磁打点计时器和电火花计时器, 如图: 电磁打点计时器电火花计时器电磁打点计时器的原理: 使用电压为交流 4~6V ,通电以前,把一条纸带穿过限位孔,再把复写纸片压在纸带上面,接通电源时,在线圈和永久磁铁的作用下,振片振动起来,位于振片一端的振针就跟着上下振动起来。 2 具体分析如下: 当线圈中通入的交流电如图甲时,则线圈中被磁化的钢制簧片左端为 N极,永磁体的磁场就使簧片向下运动,振针就在纸带上打一个点;当线圈中通入的交流电如图乙时,则线圈中被磁化的钢制簧片左端为 S极,永磁体的磁场就使簧片向上运动,如此反复,振针就按照交流电的频率打出清晰的点。电火花计时器的原理: 使用电压为交流 220V ,使用时,墨粉纸盘套在纸盘轴上,并夹在两条白纸之间, 按下脉冲输出开关,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针,墨粉纸盘接负极的纸盘轴,产生火花放电,于是随着电源的频率在下方的纸带打出一系列的点。当然一定要先通电再释放纸带。高考考纲上所要求的有关打点计时器的学生实验共有两个, 《研究匀变速直线运动》和《验证机械能守恒定律》。《研究匀变速直线运动》是根据匀变速直线运动在连续相同时间间隔内的位移差为一恒量即ΔS=aT 2, 利用打点计时器的纸带求加速度 a; 《验证机械能守恒定律》是根据自由落体运动来验证重力势能的减少量等于动能的增加量,利用打点计时器的纸带求下落高度 h和某一点的瞬时速度v。所以高考中打点计时器的主要应用是纸带的应用,怎样求加速度和速度是重点。而考察原实验的几率是很小的,根据对打点计时器典型题的分析(可见附题),打点计时器的高考重点可分为两个方面。 3 虽然在附题中从表面上看,打点计时器可以与很多形式结合,如第一题与斜面结合求阻力 f;第二题全程是变加速运动;第四题与圆周运动结合求角速度;第五题与碰撞结合验证动量守恒定律,但我们往深处看一下就会发现这些题的设计特点,第一题不能设计成曲面,因为那样纸带就与限位孔有摩擦不能反应物体的实际运动;第二题虽然全程是变加速过程,但所求的加速度是匀加速过程的;第四题与圆周运动结合但卷轴的最高点切线必须水平;第五题不能是被碰物体反弹的碰撞,纸带不能往回运动。所以虽千变万化但考察打点计时器的纸带的运动就是匀速运动和匀变速直线运动。所以考点围绕的就是怎样利用纸带求这两种运动的速度和加速度。我们做一下具体的分析: 在一条纸带上我们可以得到的直接测量量有两个: t s 速度 v和加速度 a为间接测量量。 v⑴.平均速度⑵.瞬时速度①.匀速运动②.匀变速直线运动——时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度可以通过两种方法求任意时刻的瞬时速度,一为求出加速度 a, 利用运动学关系式 v t=v 0+at 来求;二为作出速度-时间图象来求,而作图象的考点主要是求加 t sv?t sv?T SSv nnn2 1??? 4 2 1514T SSa ?? 2 2624T SSa ?? 2 3734T SSa ?? 2 4844T SSa ??速度 a。 a(匀加速直线运动) ⑴公式法连续相同时间间隔内的位移差为一恒量即Δs=aT 2实验数据的处理上要求求平均值以减小偶然误差,采用逐差法,可以应用尽可能多的数据以消除正负偶然误差,得到较准确值。设连续相同时间间隔内的位移为 S 1、S 2、S 3……则存在, S m-S n=(m-n)aT 2(m>n) 如第一题用逐差法逐差法应用于偶数组数据,因此奇数组数据时要舍掉一组数据,第一组或最后一组,应舍掉相对误差大即距离小的一组,对这道题我们舍掉第一组数据。如图所示,根据逐差法有: 这相当于把八组数据分为相邻的两部分,如图,那么 m-n 的值( 4 )就等于配成的组数( 4组),所以可表示成 2 4837261544T SSSSSSSSa????????????? 2 4321876544T SSSSSSSSa????????? 4 4321aaaaa ???? 5 若换一种方式给我们数据如仍然分为两部分很好的一分为二法,这样计算就简单多了。⑵图象法作v-t 图象,直线的斜率为加速度 a 作图象的一般步骤①.列表:某一时刻对应的瞬时速度②.描点:在坐标纸上定好啊标度,描