【打点计时器】打点计时器的有关知识详细些_物理_aqlh064
编辑： admin 2017-15-06
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原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,其工作电压是4~6V,电源的频率是50Hz,它每隔0.02s打一次点.
电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器,使用220V交流电压,当频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点,电火花计时器工作时,指导运动所受到的阻力比较小,它比电磁打点计时器实验误差小.
如果运动物体带动的纸带通过打点计时器,在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间,纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置.研究纸带上的各点间的间隔,就可分析物体的运动状况.
[编辑本段]注意事项
1.打点计时器使用的电源是交流电源,电磁打点计时器电压是4~6V；电火花打点计时器电压是220V.
2.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是小横线、重复点或点迹不清晰,应调整振针距复写纸片的高度,使之大一点.
3.复写纸不要装反,每打完一条纸带,应调整一下复写纸的位置,若点迹不够清晰,应考虑更换复写纸.
4.纸带应捋平,减小摩擦,从而起到减小误差的作用.
5.使用打点计时器,应先接通电源,待打点计时器稳定后再放开纸带.
6.使用电火花计时器时,还应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面.
7.处理纸带数据时,密集点的位移差值测量起来误差大,应舍去；一般以五个点为一个计数点.
8.描点作图时,应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不能连在线上的点应分居在线的两侧.误差过大的点可以舍去.
9.打点器不能长时间连续工作.每打完一条纸带后,应及时切断电源.待装好纸带后,再次接通电源并实验.
物理上经常用的
[编辑本段]电火花计时器与电磁打点计时器的比较
这两种计时器的共同点是在纸带上记录运动物体的“时——空”分布信息,计时基准都是取自家用电的周期,在我国每两个点之间的时间间隔为0．02秒,因而有相同的数据采集方法与数据整理分析方法,并可与斜面小车、轨道小车等配套使用,但在可靠性、准确性以及课时利用率等方面,则有很大的差别.电火花计时器成功地克服了电磁打点计时器的缺点.
一、运动与计时互相干扰
电磁打点计时器工作时,由市电经线圈引起磁场的周期变化,策动弹片带动打点针,在运动体拖动的纸带上,以50赫兹频率打点.电磁打点计时器的打点针对运动中的纸带产生冲击和摩擦,干扰了纸带的运动,这在自由落体实验中尤为显著.
电火花计时器利用高压脉冲火花放电,放电针与纸带没有接触,因而不会干扰纸带运动.
2．排除运动对计时的干扰
电磁打点计时器的计时周期会受到纸带运动的干扰,对此我们进行以下分析和实验.以振子向下打点过平衡位置的作为o相位,这样在纸带上打点时的相位将在附近稍小于的一点上,只要打点能保持在同一相位上,打点的20ms周期的等时性就能保证.当纸带静止时,若电磁打点计时器调节适当,打点的等时性得到保证.但是当纸带运动时,受到打点针冲击作用的纸带对振子也产生反作用,从而影响到打点时相位产生显著漂移,结果破坏了打点的等时性.
二、操作性能的改善
1．减少调节,提高工作可靠性
使用电磁打点计时器时,对打点相位的调节,常常是一般师生难以掌握的技术难点；对已调好的计时器,在使用中因随环境因素而改变,即使耗费大量时间与精力调节,也常常难以调好,从而降低了工作的可靠性,降低了实验的置信度和课时利用率.
使用电火花计时器时由于不需要上述调节,一般学生在2一5分钟内便能采集到实验数据,从而可以使学生的精力集中到控制实验现象产生的条件,以及研究分析运动规律上去.
2．安全性能的突破
电磁打点计时器在使用中是没有安全问题的.电火花打点计时长期不能在教学中使用的关键之一是安全问题.早期的电火花打点计时器、其记录灵敏度低下,依赖于电火花在白纸上烧孔,其电压大于6kV,电流达80mA,对人是有生命危险的.后来用热敏纸,电压也大于6kV,电流为5至20mA,也是极不安全的.我们采用的打点记录方法,是一种与电场描绘及传真记录相类似的微电流转印方法,其电压虽然高达3万伏,但电流控制在200μA以下,从而解决了使用电火花计时器时的安全问题.
三、实验成本
电磁打点计时器是一种低成本教学仪器,它的价格和实验消耗都比较低.八十年代初,电火花计时器与电磁打点计时器之间的价格比在10：1以上,材料消耗比在50：1以上（前者用热敏纸时）,经过长期研究改进,我们终于找到了图2所示的电路,在充电放电上都利用市电的相位信息,使电路大为简化,使两种产品的价格比低于2：1.由于电火花计时器不用低压电源（学生电源）,而电磁打点计时器要用配套的学生电源,若将此项因素一并考虑,则上述的价格比就要倒过来了,因此,电火花计时器更便宜.在材料的消耗方面,由于我们采用了合适的介质材料,火花放电的点迹经过放大转印到普通白纸上,因此比电磁打点计时器用的电报纸带价格更低,而且可以自制.
综上所述,可知新型的电火花计时器完全具备了替代电磁打点计时器的条件,适于在我国普及.
[编辑本段]打点计时器实验过程
1.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面
2.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一侧,并连好电路
3.把一条细绳栓在小车上,细绳跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码.
4.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面
5.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动
6.断开电源,取出纸带
7.换上新的纸带,再重做两次
[编辑本段]打点计时器的公式
打点计时器测加速度中的公式v=〔s(n)+s(n+1)〕/2t
s(n)指第N-1个计时点到第N个计时点的位移,s(n+1）指第N个计时点到第N+1个计时点的位移?〔s(n)+s(n+1)〕指第N-1个计时点到第N+1个计时点的位移.(即把要求的点包括在了他们中间即N处)
t指发生两个相邻计数点(N-1到N,N到N+1)之间的时间间隔.2T就是时间间隔总和
他们求得的就是这段位移的平均速度,即可以近似看做N(要求的点)点的瞬时速度
相邻两个计数点间的距离为S1,S2,S3.两计数点间的时间间隔为T,根据△S=aT*T有
S4-S1=(S4-S3)+(S3-S2)+(S2-S1)=3aT*T
同理S5-S2=S6-S3=3aT*T
求出a1=(S4-S1)/3T*T a2=(S5-S2)/3T*T a3=(S6-S3)/3T*T
再求平均值
其他同学给出的参考思路：
电磁打点计时器用的是4-6伏的交流电压，气频率为50Hz，它主要靠交变的电流产生交变的磁场，从而使振子的 N-S极发生变化，而这个变化的频率也等于50 Hz, 而随着电流的变化，振子也在上下的震动，所以就打出一系列的点！
互助这道作业题的同学还参与了下面的作业题
题1： 有关打点计时器的公式比如说打点计时器中的加速度求法（初速度不为0）中间时刻的瞬时速度（详细点）3Q了[物理科目]
连续五个点ABCDE之间的时间间隔是 T s/段 间距分别 a b c d
加速度 a.=（c+d-a-b）/4T^2 五点六点的类比下...五点的最中间 一段不算
C点速度 v=（b+c）/2T=（a+b+c+d）/4T
ΔS=aT2逐差法求加速度S4 - S1 = S4 – S3 + S3 – S2 + S2 - S1 = 3a1T2S5 - S2 = 3a2T2S6 - S3 = 3a3T2a= (a1+a2+a3) ／ 3 =[(S4+S5+S6 )- (S1+S2+S3 )] ／(3T)2
题2： 【打点计时器的计算．某次实验纸带的记录如图所示,图中前几个点模糊,因此从O点开始每打5个点取1个计数点,则小车通过D点时速度是________m/s,小车运动的加速度是________m/s2.（打点计时器的电】[物理科目]
77.4-27.87=2vT=0.2v
v≈2.5m/s (D点时速度)
Sac=27.87-3.07=24.8
Sce=49.53
49.53-24.8=24.73=aT²=a0.2²
a≈6.2m/s² (加速度)
要求出比较准确的加速度,必须求出ABCDE各点的即时速度,作出v-t图像,画出速度直线,再求直线的斜率.
题3： 【有关打点计时器的问题利用打点计时器打出的纸带：A能准确的求出某点的瞬时速度B纸带上的点迹记录了物体运动的时间C能准确的求出某段时间内的平均速度D点迹记录了物体在不同时刻】[物理科目]
选BCD
打点计时器打点时间间隔是不变的 如果电源频率都是50赫兹,那么打点周期都为0.02秒 根据平均速度的计算公式V=X/t 即是位移除以时间 可准确得到平均速度 又由极限思想 当t很小很小时瞬时速度可近似看为与平均速度相等 所以只能粗略得得到某点的瞬时速度
题4： 关于打点计时器的问题在使用打点计时器时,若纸带上出现了下列情况,是什么原因造成的?应如何调节?1.打点不清晰,不打点2.打出的是短线,而不是点3.打双点要详细一点回答哈··~最后一问没
1.复写纸的问题吧,太旧了
2.振针与复写纸的距离太远,纸带拉的太快了(纸带拉的太快,振针还没有完全离开复写纸,纸带就向下拉,会出现短线)
3.电压高的时候,针敲击纸的力量变大,针会弹起来再落下去.于是双点出现.这两点时间很短的.
这样理解了吧
题5： 关于打点计时器的计算给一条纸带,知道每一段的距离,怎么求初速度,各点的瞬时速度.有没有什么重要公式.我们老师没讲清楚[物理科目]
△S=aT^2
T是时间间隔,a是加速度,△S是相同连续时间间隔的位移差
打点计时器上,一般去0.1s为一个计数点,这里的T就是0.1s了
然后再量位移,再计算位移差
比如第一个0.1s内的位移为1m,第二个0.1s为2m,那么
△S＝2－1＝1m
代入有1m=a*0.01s^2
a=100m/s^2
这是最简单的了.麻烦的就是逐差法,因为上面的数据波动可能会比较大
给你个公式算把.
a=〔(S6+S5+S4)-(S3+S2+S1)〕/9T^2
一般用这个公式就够了,即简单又科学
T还是时间间隔,S1~S6是从第一个计数点开始没时间间隔内的位移（不是位移差,也不是位移,而是单位时间内的位移!） 太简单了呀