打点计时器测匀变速直线运动加速度

实验目的

练习使用打点计时器，会处理纸带并测出匀变速直线运动的加速度。

实验原理

打点计时器接50 Hz交流电时每隔0.02 s打一个点。匀变速直线运动中，相邻相等时间T内的位移差为定值，Δx = aT²。用逐差法，如取六段位移，则 a = [(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)]/(9T²)。也可求各点瞬时速度作v-t图像，其斜率即为加速度。

实验器材

• 打点计时器
• 低压交流电源（电火花式用220 V交流电）
• 一端带滑轮的长木板
• 小车
• 细绳和钩码
• 纸带与复写纸
• 刻度尺

实验步骤

1. 把长木板一端垫高或平放，装好滑轮，固定打点计时器
2. 将纸带穿过限位孔并连在小车后端，细绳挂上钩码
3. 小车靠近打点计时器，先接通电源，再放开小车
4. 打完点后关闭电源，取下纸带，更换纸带重复几次
5. 选点迹清晰的纸带，每隔几个点取一个计数点并标号
6. 用刻度尺量出各计数点间距离，用逐差法或v-t图像求加速度

实验现象与结论

纸带上的点迹间距随时间均匀增大，说明小车做匀加速直线运动；相邻计数点间位移之差近似相等。由逐差法求得的加速度与v-t图像斜率在误差范围内一致。

注意事项

• 必须先接通电源，再释放小车
• 小车到达滑轮前要用手挡住，防止撞坏
• 使用电火花计时器时注意用电安全

常见问题

为什么要先接通电源再放开小车？

小车运动很快，先放车再通电会漏掉开头的点，纸带上点数太少，数据不足，误差也大。

逐差法比逐个相减有什么好处？

逐差法充分利用所有测量数据，能减小偶然误差；只用相邻两段数据误差较大。