用电子秒表代替打点计时器测量物体速度/加速度的实验

　　在高中物理实验中，一般都采用打点计时器来测量物体的速度、加速度，实验过程麻烦，实验误差大。下面介绍一种用电子秒表代替打点计时器测量物体速度、加速度的实验新方法。不仅实验操作简单，而且可显着地减小实验误差。
　　
　　实验原理和方法 
　　
　　为了用电子秒表对物体运动进行自动二次计时，需制作三个相同的红外线光电门A、B、C，其中A、C光电门并联，用于触发图中电子秒表“START/STOP”按钮AN,，光电门B用于触发图中电子秒表“LAP/RESET”按钮AN2。三个光电门和电子秒表的连接如下图所示。

　　
　　电路中的M、N点分别与电子秒表AN,、AN2按钮开关的静触点相连；电路中的“地”与电子秒表内电池的负极相连。 当光电门A、B、C未被遮光时，三个光电门均输出低电平，电子秒表不会被触发而处于待计时状态。
　　
　　当光电门A或C被遮光时，输出的高电平经C1对电子秒表产生触发脉冲，相当于按动AN1按钮；当光电门B被遮光时，输出的高电平经C2对电子秒表产生触发脉冲，相当于按动AN2按钮。
　　
　　实验时，在物体运动路线上依次等间距设置三个光电门A、B、C，如下图所示。

  当运动物体依次经过A、B、c时，会分别对A、B、c三个光电门遮光，电子秒表被触发后自动地将物体从A到B运动时间T1及从A到C运动时间T2记录下来。电子秒表先显示的时间为T1，按AN2，电子秒表再显示的时间为T2。用尺测出光电门间距L。由匀变速直线运动公式可求得：

　　将T1、T2、L代入上式，便可测出物体经过B点的速度和运动的加速度。
　　
　　元件选用和制作
　　
　　图中电阻1/8W即可，其Rl选100Ω，R2、R3、R4、R5、R6均选100kΩ，R7、R8选10kΩ。发光二极管：D1、D3、D5选SE303A，光敏三极管V1、V2、V3选DH302B。二极管D2、D4、D6选1N4148，电容C1、C2选0.01μF瓷片电容。电子秒表型号不限，电子秒表和光电门的连线要用细屏蔽线。在表后盖钻孔，将连接线和电子秒表焊接起来，焊接时要将电烙铁断电，利用余热焊接，以免静电损坏电子秒表。连接好的电子秒表其按钮功能仍正常。实验计时前，可利用按钮对电子秒表进行清零。
　　
　　光电门的红外线对管安装在U形支架上制成一体化结构。将红外对管分别放人U形支架两侧正对的两个细管中，这样可避免光电门之间的相互干扰及杂散光线的干扰。
　　
　　利用本文介绍的实验装置，除了可完成“测量物体速度、加速度”实验外，还可以用来做“验证牛顿第二定律”、“验证机械能守恒”等实验。

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