打点计时器

在实验中，我们可以用秒表和刻度尺来分别测量物体运动的时间和位移。但当物体运动速度过大时，测量误差就较大。这时我们可使用打点计时器来减小实验误差。

打点计时器是一种测量时间的工具，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，纸带上的点也相应地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。

电火花打点计时器和电磁打点计时器是我们常见的两种打点计时器，下面就几个方面作简单介绍。

1、打点计时器工作原理

电火花打点计时器的工作原理：

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，计时器发出脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘接到负极的纸盘轴，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。当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。

电磁打点计时器的工作原理：

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，振片在磁铁磁场的作用下向上或向下运动，而且在交流电的每个周期完成一次振动，在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。当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。

2、打点计时器性能分析

这两种计时器的共同点是在纸带上记录运动物体的“时一空”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0.02s，因而有相同的数据采集方法与数据整理分析方法，但在某些方面仍有很大区别。

(1)测量误差方面

电磁打点计时器工作时，它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，也影响了振针的运动，故实验误差较大。而电火花计时器采用高压脉冲放电，放电针与纸带不接触，不干扰纸带的运动，故误差很小。

(2)操作性能方面

使用电磁打点计时器时，对打点计时器的调节，常常是难以掌握的技术难点。电磁打点计时器与学生电源配套使用，由于电学仪器在使用中受诸多因素的影响，对使用前已调好的计时器，在使用中也会因环境因素而改变，从而降低了工作的可靠性，降低了实验的课时利用率。

而使用电火花计时器时由于不需要上述调节，一般学生在2～5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。

所以在实验中常用电火花打点计时器。

3、打点计时器使用注意事项

(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)使用打点计时器时，应先将打点计时器固定在实验台上，先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开纸带，使时间间隔更准确。

(3)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。

(4)小车离滑轮端不能太近，否则会使纸带上留下的计时点过少，给测量带来不便，产生较大的误差。

(5)使用电火花打点计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸位于纸带上；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面，使复写纸和墨粉纸转动更灵活。

(6)打点计时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。

除打点计时器外，人们还用频闪照相法来记录物体运动的时间和位移。频闪照相法是一种利用照相技术，每隔一定时间曝光，从而形成时间间隔相同的影像的方法。与打点计时器相比，其频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹，因此同样可以记录时间信息和物体运动的位移信息。