实验目的

学会使用电火花计时器或电磁打点计时器，并用打上点的纸带测量做匀变速直线运动的物体的速度和加速度。

实验原理

电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4～6V，由学生电源供电。当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点。电磁打点计时器的构造如图1-6-1所示。通电以前，把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面。当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，位于振片一端的振针也跟着上下振动。这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列的小点。

图1-6-1　电磁打点计时器构造

电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，它的构造如图1-6-2所示。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并放在纸带上方。当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时，也是每隔0.02s打一次电。这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力小，实验误差小。

图1-6-2　电火花计时器构造

实验装置如图1-6-3所示，接通电源，打点计时器就在纸带上打上一列小点，分析纸带上的点，就可以求速度和加速度。

图1-6-3　实验装置图

实验器材

电磁打点计时器或电火花计时器，纸带，刻度尺，导线，学生电源或交流电源（220V），一端附有滑轮的长木板，小车，细绳，钩码。

实验步骤

如图1-6-4所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。

把小车停靠在打点计时器处，接通电源后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点。换上新纸带，再做两次。(www.daowen.com)

从三条纸带中选择一条比较理想的，避开纸带开头一些比较密集的点子，在后面便于测量的地方找一个开始点。为了测量方便和减小误差，从纸带上从某点开始，每隔5个间距标记一个点，称为计数点，连续标记为0，1，2，3，4，5，…如图1-6-4所示，由于时间间隔相等，则相邻两个计数点的时间t=0.02s×5=0.1s。

图1-6-4　实验纸带部分

两个相邻计数点间的距离分别是s1，s2，s3，s4，s5，…测出5段位移的长度，把测量结果填入表1-6-1中。

表1-6-1　实验数据记录表

数据处理

设物体做匀加速运动，加速度是a，在各个连续相等的时间t里的位移分别是s1，s2，s3，…则有

由上式还可得到

测量出各段位移s1，s2，s3，s4，s5，即可求出a1，a2，a3。求出a1，a2，a3的平均值，即为小车做匀变速直线运动的加速度a。

根据匀变速直线运动的规律，可以这样来计算点1，2，3，4的瞬时速度：

依次类推，可以求出每个计数点的瞬时速度，也可以求出某段的平均速度，用位移与对应的时间比值就可以了。

实验评价