纸带(纸带机怎么装纸带)

实验名称

• 测量纸带的平均速度和瞬时速度

实验目的与要求

1. 学会安装和使用打点计时器；
2. 学会测量纸带、制表和记录数据；
3. 掌握测量平均速度与瞬时速度的方法，会用纸带求出平均速度与瞬时速度。

实验原理

平均速度的原理：图1是打点计时器打出的一条纸带示意图。若想计算实验时运动的纸带在D、G两点间的平均速度v，只需测出D、G间的位移Δx和所用的时间Δt，就可以算出平均速度。

图1

瞬时速度的原理：E点在D、G两点之间，D、G两点间的平均速度我们可以求出。如果不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表E点的瞬时速度，也未尝不可。不过，如果把包含E点在内的间隔取得小一些，例如取图2中的DF线段，那么经过D、F两点所用的时间Δt就会变短，用两点间的位移Δx和时间Δt算出的平均速度代表纸带在E点的瞬时速度，就会精确一些。D、F 两点离E点越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。

说明：D、F两点间距离过小，测量误差会增大。所以，实际测量中要根据需要及所用仪器的情况，在要测量的点附近选取合适的位移和时间。请考虑此实验中产生误差的原因。

图2

实验器材

电磁打点计时器（或电火花打点计时器）、学生电源（电磁打点计时器使用8v交流电源，电火花打点计时器使用220v交流电源）、纸带、复写纸（或墨粉盘）、导线、直尺、坐标纸等。

实验步骤

1. 把电磁打点计时器（或电火花打点计时器）固定在桌子上，将纸带穿过限位孔，把复写纸（墨粉盘）套在定位轴上并压在纸带上面。
2. 把电磁打点计时器的接线柱用导线连接到8v的低压交流电源上（电火花打点计时器直接将插头插入220v插座中）。
3. 先接通电源，然后用手水平拉动纸带使其在水平方向上运动，随后关闭电源；观察点迹是否清晰，如不清晰调整打点计时器，重复上述步骤，直至打出清晰的点迹为止。多做几组，得到至少三条点迹清晰的纸带。
4. 取出一条纸带，从能看得清的某点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么这n个点的间隔数共有（n-1）个，则纸带的运动时间为。
5. 每隔0.1 s （或更短）计算一次平均速度。

（1） 在图1中选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1，2，3，… 标出这些计数点；

（2）测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；

（3）计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt ；

（4）根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v。

表1

6. 每隔0.06 s计算一次瞬时速度。

（1）在图2中从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点。

（2）测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表2中。

（3）计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt。

（4）根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度。将算出的各计数点的速度值记录在表2中。

表2

数据处理与分析

根据表格中最终得到的瞬时速度值，在坐标纸上建立直角坐标系，以时间为横轴，速度为纵轴。将数据以坐标点的形式标注出来。得到速度—时间图像（v-t图），具体分析物体运动的规律（具体内容我们下节再讲）。

说明：图像法是处理实验数据的常用方法，有许多优点。可以使物理规律直观易懂；可以减小误差；可以方便得获得某些未经测量或者无法测量的数据。

误差分析

实验过程中存在着系统误差和偶然误差。

1. 使用电磁打点计时器时摩擦的问题；
2. 拉动纸带是否沿着水平方向；
3. 测量计数点间位移的时候，应该以第一个计数点为0点一次性测出每个计数点到该点的距离，然后用数学计算算出每两个计数点之间的距离，这样可以减少偶然误差；
4. 计算瞬时速度的原理本身就不是精确计算；
5. 在坐标纸上建立坐标轴时，单位长度选择要合理，作图要仔细。