高中物理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度重難點(diǎn)知識(shí)解析
電火花計(jì)時(shí)器的紙帶安裝方法：
使用電火花計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)，安裝紙帶的方法有兩種：一種是用一條紙帶從墨粉盤(pán)下穿過(guò)，打點(diǎn)時(shí)墨粉盤(pán)不隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花只將墨粉盤(pán)上某一位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，打出的點(diǎn)跡顏色較淡，打過(guò)一條紙帶后要將墨粉盤(pán)轉(zhuǎn)一角度再打另一條紙帶。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可采用這一方法。另一種是用兩條紙帶，將墨粉盤(pán)夾在中間，拖動(dòng)紙帶時(shí)由于兩條紙帶的摩擦作用，墨粉盤(pán)會(huì)隨紙帶轉(zhuǎn)動(dòng)，電火花將墨粉盤(pán)上不同位置的墨粉蒸發(fā)到紙帶上，所以打出的點(diǎn)跡顏色較重。墨粉盤(pán)上面的一條紙帶沒(méi)有點(diǎn)跡，可重復(fù)使用。用一條紙帶打點(diǎn)時(shí)，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦阻力較小，用兩條紙帶打點(diǎn)時(shí)摩擦阻力較大。不管用哪種方法，打完紙帶后應(yīng)立即切斷電源。
常見(jiàn)考點(diǎn)考法
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理及使用
1. 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
教師布置學(xué)生對(duì)照儀器看說(shuō)明書(shū)，引導(dǎo)學(xué)生注意其重點(diǎn)：觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并閱讀其使用說(shuō)明書(shū)，明確電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、各部分的名稱、工作原理及使用方法。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，如圖1所示。工作電壓為4V～6V。當(dāng)電源的頻率是50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)。通電以前，把紙帶穿過(guò)限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫(xiě)紙片壓在紙帶的上面。當(dāng)接通電源時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使振動(dòng)片(由彈簧鋼制成)磁化，振動(dòng)片的一端位于永久磁鐵的磁場(chǎng)中。由于振動(dòng)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(chǎng)作用下，振動(dòng)片將上下振動(dòng)，其振動(dòng)周期與線圈中的電流變化周期一致，即為 0.02s。位于振片一端的振針就跟著上下振動(dòng)起來(lái)。這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。
2.處理紙帶時(shí)，從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，往后數(shù)出若干個(gè)點(diǎn)。如果數(shù)出n個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn)劃分出來(lái)的時(shí)間間隔數(shù)是多少?
T為相鄰兩個(gè)字母之間的時(shí)間間隔。用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過(guò)E點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vE =vDF。
可以大致表示E點(diǎn)的瞬時(shí)速度，D、F兩點(diǎn)離E點(diǎn)越近，算出的平均速度越接近E點(diǎn)的瞬時(shí)速度。然而D、F兩點(diǎn)距離過(guò)小則測(cè)量誤差增大，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選取這兩個(gè)點(diǎn)。
根據(jù)粗略表示某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法，選擇合適的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量包含這個(gè)點(diǎn)的一段時(shí)間內(nèi)的位移Δx，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt，填入教材第23頁(yè)中設(shè)計(jì)好的表1中。
算出剛填完的表1中各點(diǎn)附近的平均速度，把它當(dāng)作計(jì)時(shí)器打下這些點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，抄入教材表2中。從該表中能粗略看出手拉紙帶運(yùn)動(dòng)的速度變化情況。
常見(jiàn)誤區(qū)提醒
1. 誤差
測(cè)量值與真實(shí)值的差異叫做誤差。誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。
(1)系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是在多次重復(fù)同一實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤差總是同樣地偏大或偏小。系統(tǒng)誤差具有確定的方向性，因此找出其產(chǎn)生的'原因后，可采取適當(dāng)?shù)拇胧p小或消除它。
(2)偶然誤差總是有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，并且偏大和偏小的機(jī)會(huì)相同。減小偶然誤差的方法，可以多進(jìn)行幾次測(cè)量，求出幾次測(cè)量的數(shù)值的平均值。這個(gè)平均值比某一次測(cè)得的數(shù)值更接近于真實(shí)值。
2. 有效數(shù)字
帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。
(1)有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言。
(2)只能帶有一位不可靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。
凡是用測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后，再向下估讀一位(不可靠數(shù)字)，這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。
間接測(cè)量的有效數(shù)字運(yùn)算不作特別要求，運(yùn)算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。
從儀器上讀出來(lái)的數(shù)值，經(jīng)常有一位數(shù)是估計(jì)出來(lái)的，或多或少存在著誤差。例如米尺的最小刻度是mm(0.001m)，那么用米尺測(cè)量長(zhǎng)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(lái)，是可靠的，0.001m位前面的數(shù)都是可靠數(shù)，0.0001m這一位是測(cè)量者估讀出來(lái)的，估讀的數(shù)字因人而異，因此是有疑問(wèn)的，稱為存疑數(shù)。由于0.0001m位已存疑，在它以后各位數(shù)的估讀已無(wú)必要。我們把可靠數(shù)加上最后一位存疑數(shù)，一起記錄下來(lái)，統(tǒng)稱為有效數(shù)字。
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