庖丁巧解牛

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　　一、打点计时器及其应用

　　常见到的打点计时器有两种，一种是电磁打点计时器，另一种是电火花打点计时器。

　　1.电磁打点计时器的原理

图3-2-1

　　当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，线圈中的振片被磁化，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动（如图321）。由于交流电的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化，在交流电的一个周期内打点一次，即每两个点间的时间间隔等于交流电的周期。当纸带在运动物体的带动下运动时，振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点之间对应的时间间隔为0.02s，相邻两点之间的距离可以用尺子测量。打点计时器既记录了时间，又记录了相应的位移。我们可以利用纸带上的点的情况来分析物体的运动的速度和加速度的情况。

　　2.电火花打点计时器的原理

　　电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器。给电火花打点计时器接220V电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期。

　　3.打点计时器是一种使用交流电源的计时器

　　（1）电磁打点计时器的工作电压为4～6V，电火花打点计时器工作电压是220V；

　　（2）当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点；

　　（3）两种打点计时器的构造、原理和工作电压不同；

　　（4）两种计时器的打点间隔都是0.02s，因此打在纸上的带，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟运动的物体连接在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里发生的位移，从而了解物体的运动情况。

　　4.任何物理实验都存在误差。实验中只能减小误差，不可能消除误差。由于偶然的或不确定的因素所造成的每一次测量值的无规则变化，叫做偶然误差。产生偶然误差的原因很多，例如观测时目的物对得不准，读数不准确，周围环境的偶然变化或电源电压的波动等因素的影响，难以确定某个因素产生的具体影响的大小。偶然误差的存在使每次测量值偏大或偏小是不定的，但它并非毫无规律。

减小偶然误差的主要方法有两种：（1）在确定的测量条件下，增加测量次数。（2）在算术平均值的误差将由于测量次数的增加而减小，平均值即趋近于真值，因此可取算术平均值作为直接测量的最接近的真值（最佳值）。