打点计时器实验数据处理及误差分析

实 验 报 告

班级 姓名

实验课题：用打点计时器测速度

实验目的：（1）认识打点计时器的结构及工作原理

（2）练习使用打点计时器，并根据纸带研究物体的运动 （3）根据纸带上的点迹求平均速度及粗略的测量物体的瞬时速度 （4）能认识、描绘v--t图象，并根据v--t图象判断物体的运动情况

实验器材：学生电源、导线、打点计时器、纸带、复写纸（斜面、小车、钩码）刻度尺 实验原理：

1、打点计时器的工作原理：打点计时器是利用电磁感应原理制造的，通过打点来计时的一种仪器。当通有交流电（4~6V）时，线圈变为一电磁铁（N极，S极不断变化），与永久磁铁相互作用，造成振片上下振动，带动振针在运动的纸带上打下一系列的点迹。由于交流电为50Hz，故打下的每两个点之间的时间间隔为0.02秒，打下的点不仅记录了物体的位置，也记录了运动所用的时间。

2、测一段位移的平均速度：取纸带上某两点之间为研究对象，用刻度尺测出它们之间的距离Δx，通过两点之间的间隔数n，求出该段位移所用时间Δt=n×0.02s,利用平均速度的公式求出该位移的平均速度。

3、粗略测量瞬时速度：测量某点（位置）瞬时速度时，在其两侧（包含该点）取一段小位移，求出其平均速度，可以粗略

实验：练习使用打点计时器

【实验目的】

练习使用打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动。 【实验原理】

打点计时器是一种使用频率f=50赫兹低压交流电，它每隔0.02s打一次点。这些点既记录了运动物体的位移，也记录了发生这些位移所用的时间。 【实验器材】

电磁打点计时器、纸带、复写纸、导线、低压交流电源、刻度尺。 【实验步骤】

1、将打点计时器固定在长木板的一边。同时把这端用书本垫高，使长木板成一斜面。纸带穿过限位孔，与小车厢连接。把复写纸片套在定位轴上，并且压在纸带上面。

2、在打点计时器的两个接线柱上分别接上低压交流电源。

3、打开电源开关，让小车在长木板上下滑，牵拉纸带，纸带被打上了许多小点。断开电源，取下纸带。

4、换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理。舍去开头的较密集的点，在后面便于测量的地方找一个起始点0，每隔5点一次标上1，2，3，……，测出两个相邻计数点的距离分别是s1，s2，s3，…… 。 5、算出计数点1至5的瞬时速度，作出v-t图像，求出小车的加速度。 【数据处理】

计数点 1 2 3 4 S(cm) —— S2－S1＝ S3－S2＝ S4－S3＝

第四节 实验 用打点计时器测速度

一、两种打点计时器

电磁打点计时器

电火花计时器

一、两种打点计时器 1、电磁打点计时器(计时仪器)

结 构线 圈 接 线 柱

永久 磁铁

振 片

限 位 孔

定 位 轴纸 带 复 写 纸

振 针

计 时 原 理

电磁打点计时器：是一种能够按照相同的 时间间隔，在纸带上连续打点的仪器。N S N ~ N s

S

它使用交流电源，工作电压在的线圈中通 入50HZ的交流电时，电流1秒钟改变100次方 向，振片1秒钟震动50次，振针0.02S打一个点。

电源：交流电源(学生电源) 工作电压：6V以下 工作频率：50Hz 工作周期：0.02s实验误差：纸带与限位孔的摩擦，振针和 纸带接触会影响纸带运动，误差较大

二、电火花计时器(计时仪器)

结构

计时 原理

电火花打点计时器：是一种能够按照相同的时间 间隔，在纸带上连续火花放电打点的仪器。

使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸 带之间。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。

电源：交流电源 工作电压：220V 工作频率：50Hz 工作周期：0.02s 优点：纸带运动时受到的阻力比

西华大学《大学物理实验》习题

误差理论与数据处理

学号: ____________ 姓名: __________ 专业: _____________ 评分: _______

上课时间: 第____周星期____上午[ ]下午[ ]晚上[ ]

请将1-24小题的答案对应地填在下表中

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

一、 单选题（每小题3分，共36分）。

1. 采用“四舍六入五单双”法，将下列各数据取为2位有效数字（修约间隔为0.1），其

结果正确的是：

A. 2.750→2.7 B. 2.650→2.6 C. 2.65001→2.6 D. 2.6499→2.7

2. 自然数6的有效数字位数为：

A. 1位 B. 2位 C. 3位 D. 无穷位

3. L=0.1010m的有效数字位数为：

A. 2位 B. 3位 C. 4位 D. 5位

4. V=2.90×103m/s的有效数字位数为

目 录

实验误差分析与数据处理 ........................................................................ 2

1 测量与误差 ........................................................................................................................... 2

2 误差的处理 ........................................................................................................................... 6 3 不确定度与测量结果的表示 ............................................................................................. 10 4 实验中的错误与错误数据的剔除 ........................................

使用打点计时器求速度、加速度

1、在用打点计时器研究匀变速直线运动时，如测得各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量，其主要原因是（ ）

A．长度测量不精确

B．打点计时器打点的间隔不均匀

C．运动中受到变化的摩擦力作用

D．木板未调成水平

2、.在利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度的实验中，

(1)测量原理根据的公式是a=_____________________．

(2)实验中要用到的器材和测量仪器有 [ ]

A．小车 B．一端带滑轮的木 C．打点计时器

D．低压交流电源 E．小钩码 F．秒表

G．刻度尺 H．纸带 I．细绳

3)某学生在实验中操作有如下步骤，试按合理的顺序把步骤序号填在下面的线上：_____________________________________．

A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；

B．把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接；

C．换上新纸带，重作两次实验；

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边；

E．先让小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车；

F．把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码；

G．断开电源，取下纸带

使用打点计时器求速度、加速度

1、在用打点计时器研究匀变速直线运动时，如测得各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量，其主要原因是（ ）

A．长度测量不精确

B．打点计时器打点的间隔不均匀

C．运动中受到变化的摩擦力作用

D．木板未调成水平

2、.在利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度的实验中，

(1)测量原理根据的公式是a=_____________________．

(2)实验中要用到的器材和测量仪器有 [ ]

A．小车 B．一端带滑轮的木 C．打点计时器

D．低压交流电源 E．小钩码 F．秒表

G．刻度尺 H．纸带 I．细绳

3)某学生在实验中操作有如下步骤，试按合理的顺序把步骤序号填在下面的线上：_____________________________________．

A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面；

B．把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并与电源相连接；

C．换上新纸带，重作两次实验；

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌边；

E．先让小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车；

F．把一条跨过滑轮的细绳一端拴在小车上，另一端吊一钩码；

G．断开电源，取下纸带

高一物理打点计时器实验教案

高一物理必修一打点计时器实验教案

一、知识与技能

1.了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。

2.通过实例学会根据纸带上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。

3.通过实例学会用打点计时器测量瞬时速度。

4.学会用图象表示速度变化规律的方法，理解用平滑曲线“拟合”坐标系中描出的点来反映客观规律的思想。

二、过程与方法

1.通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。

2.通过实验得出物体的运动信息，用数学方法表述出来。培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处理问题的方法，领悟如何间

接测一些不能直接测量的物理量的方法。

3.通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学工具在物理发展中的作用。

三、情感、态度与价值观

1.体验实验中理性思维的重要，既要动手，又要动脑。

2.感受打点计时器的巧妙设计思路，，

3.经历实验过程，，

教学重点

1.学会使用打点计时器。

2.能根据纸带计算物体运动的瞬时速度。

3.会用描点法描绘物体的速度—时间图象，

教学难点

处理纸带的方法，

教学准备

打点计时器、学生电源、导线、纸带、刻度尺、小车细线及钩码、坐标纸。

教学过程

一、导入新课

测定

§1、4 用打点计时器测 速度

[新课导入]

问：中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器 的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？

曰咎 摆钟 秒表

壶漏

手表

原子钟

师：下面介绍国外两位与计时器发展有关的重要人物

伽利略 发现单摆的等时性

惠更斯 发明摆钟

一.打点计时器

电磁打点计时器

电火花计时器

1.电磁打点计时器：

直流？ 交流？

交流电源 工作电压： 4--6V

电磁打点计时器是一种使用低压交流的 计时仪器，其结构如图所示。它的工作电 压是4~6V。电源频率是50Hz时，它每隔 0.02s打一个点。

2.电火花计时器：

原理： 脉冲电流 经放电针、墨粉纸 盘放电。交流电源 工作电压：220V

电火花计时器是利用火花放电时在纸带上留下墨 粉而显示出点迹的计时仪器，其结构如图所示。 使用时，墨粉纸盘套在低盘轴上，并夹在两条纸 带之间。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，它每隔0.02s打一次点。

如果把纸带跟运动的物体连 接在一起，打点计时器便在纸带 上打下一系列的点，这些点既记 录了运动物体在不同时刻的位置

实验题

实验数据处理或者误差分析的探究

1、某校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：

①取5只250mL集气瓶，向5只集气瓶中分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL 的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5；

②用分解过氧化氢（H2O2）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1～5号瓶中

（1）集气瓶2中氧气的体积分数为______．（空气中氧气的体积分数以21%计）

（2）根据以上实验事实，下列说法中正确的是______（填写相应的字母）．

A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃

B．集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃

C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃．

（3）上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈．请

【解析】

（1）集气瓶2中氧气的体积分数为×100%=36.8% 故答案为：36.8% （2）根据以上实验事实，可以看出集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃，故答案为：B

2、为了测定某石灰石矿样的纯度（其中所含杂质不与酸反应），某同学按如下流程进行实验：用盐酸溶解矿样→干燥所得气