喜爱物理,从物理实验做起,高中物理必修一:打点计时器玩法

物理是一门实验性很强的学科,所以物理实验也是一个考试重要的考察方向,要做好物理实验,需要提前做好准备,包括对实验仪器的了解,实验仪器的使用方法,实验如何做,实验数据的记录,以及实验后对实验现象、实验数据的分析计算,最后得出实验结论。注意实验中有人参与的,不一定实验结果就是正确的,对于不正确的实验结果,要分析错误产生的原因,这种错误的实验也是成功的实验,科学上从来没有说过,只有正确的实验结果才是有意义的,如果是这样,爱迪生灯泡灯丝的那些失败的实验都白做了,实验一做就成功,那是神话,不是科学。

这一小节是有关打点计时器的实验,通过打点计时器在纸带上打出一系列的点,测量点之间的点距来计算运动物体的速度,主要包括平均速度,瞬时速度,以及下一小节要研究的加速度。

知识点漫游

电磁打点计时器: 这种打点计时器是通过电磁铁线圈,控制打印针头,把复写纸的油墨打印到纸带上,电源是使用的交流电,由于国内的交流电的频率是50Hz,1除以50Hz,刚好就是0.02秒打一个点,也就是说实验记录纸带上的每一个点的时间间隔是0.02秒,它是等时的。思考一下,如果是不等时的,还能计算速度吗?一目前的中学知识,不行。

电火花打点计时器:这种打点计时器的原理有点像激光打印机,激光打印机是通过加热硒鼓中的碳粉打印到纸张上,这种打点计时器是通过电火花来加热碳粉打印。同理,它的打点周期时间也是0.02秒。

实验设备的完整连接:图示就是打点计时器的完整连接方法,实验开始先用手托住砝码,接通电源开始打点,然后松开砝码,是小车带动纸带运动,纸带上就打下一系列的小点。最后取出纸带,这条打点的纸带就是实验原始记录。

打开你的思想,引申阅读

打点计时器的记录纸带,直接去相邻的两个点来计算速度,可以吗?这样计算原理是没有错误的,但是由于打点设备打点时间间隔不是很精确,所以误差较大,而同时取若干个点,计算一段时间间隔,例如一次取四个个点,按0.06秒计算,误差反而小了很多。

糊涂在这里,容易混淆的概念

打点计时器是精确的实验仪器吗?显然它不是,有一点可以证明,每个小组得到的纸带上的点是不同的,而且即使是取同样位置的点,测量点距结果也是不同的,经过计算得出的速度也不同。实验中摩擦力是忽略不计的,虽然忽略,摩擦力还是有影响的。把理论的精确的思想用到实验上是不合适的,实验都是有误差的,实际制造中各类国际、国家标准都对误差做出了明确规定。误差在设计范围内就算是合格产品。

如果想要得到更精确的实验数据,可以使用气垫导轨与数字计时器来测量。

同样这里,再一次加深对平均速度与瞬时速度的理解。

参考以下三组同学的实验结果,用图示方法都表示在坐标纸上了,可以看出都不是直线,那么理论图像应该是什么样子?它应该是一条直线。

只有公式定理才能解题,这些公式,你必须背过

通过v=Δx/Δt公式就可以计算出所取时间间隔的瞬时速度,当然这个瞬时速度是平均速度近似的,不是真正的瞬时速度。平均速度如何计算?点再取多一点,同样方法计算。

考点会在这里,你还能找出其它考点吗?

实验数据的图示分析,瞬时速度的计算是这一小节的考点,但是这种计算太过简单,不会单独考,会和其它的章节知识组合起来考试,例如与电磁力组合起来。这样考也不用害怕,还记得龙爪手讲到过的知识面拆分吗?拆分了就是一样的简单题了。

思维导图,知识树

同样可以画出一个简单的思维导图,这次试试自己去画一下,自己可以去丰富它、扩充它。

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