二、电火花打点计时器

　　★电火花计时器的使用

　　使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔．当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹．

　　这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小．

　　思考：在使用火花打点计时器时，为什么要用上下两条纸带？

　　双层纸上下夹着墨粉纸盘增大摩擦,使纸带运动带动纸盘转动，充份利用各处墨粉 ,两条纸带中，上边的是记录实验结果的，下边的是起辅助作用的。

　　★两种打点计时器的共同点与不同点

　　相同点：打点频率相同

　　不同点：

　　A．打点方式不同

　　电磁打点计时器：是振针上下振动，通过复写纸在纸带上打点；

　　电火花计时器：是电火花将墨粉蒸发到纸带上打点纸带运动受阻较小，实验误差较小

　　B．电源电压不同

　　电磁打点计时器：6V以下交流电

　　电火花计时器：220V交流电

　　C．振针打点时与纸带接触，会对纸带产生阻碍作用；而火花放电基本不会阻碍纸带的运动

　　★特别提醒

　　打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0．02s打一个点（由于电源频率是50Hz）。

　　三、练习使用打点计时器

　　1．操作步骤

　　（1）固定计时器

　　（2）穿纸带

　　（3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源

　　2．纸带的简单处理 --测平均速度

　　（1）需测量的量：Δx、Δt

　　（2）关系式：

　　思考：如何测出E点的瞬时速度？

　　D、F两点离E越近，算出的平均速度越接近E点的瞬时速度。然而D、F两点过小则测量误差增大。应该根据实际情况选取这两个点。

　　【例题1】打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为________m/s，在A、D间的平均速度为________m/s，B点的瞬时速度更接近于________m/s．(保留两位有效数字)

　　答案：0．35；0．42；0．35

　　★计时点与计数点

　　特别提醒：

　　1．测平均速度的方法

　　在纸带上选取两个点，测出位移Δx和时间Δt，则是纸带在这段时间内的平均速度．

　　2．测瞬时速度的方法

　　如果不要求很精确，用求出的平均速度可以代表Δx范围内某点的瞬时速度，并且Δx越小，Δt越短，平均速度越接近于某点的瞬时速度．如图所示的纸带上E点的瞬时速度可用D、F间的平均速度表示．

　　四、数据处理

　　1．打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D......各点的瞬时速度分别为：vA＝、vB＝、vC＝，vD＝......

　　把数据填入下表，根据数据判断纸带是否做匀速运动。

　　2．利用v-t图象分析物体的运动：

　　①v-t图象：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v-t图象。

　　v-t图象非常直观地反映了速度随时间变化的情况，它并不是物体运动的轨迹。

　　五、注意事项

　　1．实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。

　　2．使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。

　　3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。

　　4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。

　　5．使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。

　　6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。

　　7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。

　　六、误差分析

　　1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成系统误差。为减小此种误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。

　　2．测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。

　　3．计数点间的时间Δt搞错。几个计数点间的时间间隔为Δt＝(n－1)×0．02 s，而非Δt＝n×0．02 s。

　　4．作v-t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙带来误差。

　　七、其它常用测速度的方法

　　1．借助传感器用计算机测速度

　　图是一种运动传感器的原理，这个系统由A、B两个小盒子组成，将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A等高。小车上A盒发射器对着接收器B，并处在同一直线上。将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数

　　据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系。将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化。根据小车的两个位置变化可求得Δx，两位置的相间差为Δt，则小车速度v＝。

　　2．利用光电门测瞬时速度

　　实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A管发出光线，B管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电门的时间。根据遮光板的宽度Δx和测出的时间Δt，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度(＝)。由于遮光板的宽度Δx很小，可以认为这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。

　　3．利用频闪照相分析计算物体的速度

　　频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0．1 s闪光一次，即每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。

图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0．1 s，这样便记录了物体运动的时间。物体运动的位移则可以用尺子量出。