打点计时器及其纸带数据处理

2012年07月06日，分类：高中物理研究；标签归档: 力学, 物理教研室, 高中物理学习

打点计时器是利用交流电源进行计时测量的仪器。打点计时器是高中物理中非常基础的，同时也是第一个引入的高级测量仪器。

打点计时器的介绍

打点计时器记录的是时间与位移之间的关系的仪器。

通常来说，打点计时器的周期是0.02s；这就意味着，每过0.02s便打一个点在纸带上。如果纸带运动，则纸带上的相邻点之间的时间就是0.02s。这样记录下一系列点的纸带，研究纸带上的各点间的间隔，便可以用来分析运动情况，除了位移之外，还可以用来分析速度与加速度。

对于匀速直线运动的情况，打点计时器打出来的纸带上的点是等间距的。

对于匀加速直线运动的情况，打点计时器打出来的纸带上的点的距离是逐渐加大的。

打点计时器纸带数据处理实例分析

打点计时器大部分的数据处理时来分析加速度的。我们来以下方的一个纸带数据图像来具体分析“如何利用打点计时器测量匀变速直线运动的加速度？”

打点计时器的纸带

对左图中纸带做一个说明：单位是cm；每隔4个点取研究点。

s1=17.47-8.05

s2=12.59-3.86

Δx=s2-s1

根据Δx=2aT^2；即可求出a的值来；需要特别注意的是，这个2应该是因为有两个间隔。

当然，这道题也可以这样来计算：

s1′=17.47-12.59

s2′=8.05-3.86

Δx’=s2′-s1′其实Δx’与前文中讲到的Δx=s2-s1的结果是一样的。大家可以再图中去看一下。

显然这种情况（Δx’=s2′-s1′）更容易来理解为什么Δx=2aT^2。

打点计时器实验的内容与要求

使用打点计时器，研究纸带是我们牛顿力学第一个重要学生实验。其学习目标包括：

1．学会使用打点计时器，能根据纸带研究物体的运动情况。

2．能根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。

3．能够根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。

4．认识 v-t 图象，能根据图象分析物体运动情况。

5．了解误差和有效数字。

电磁打点计时器简单介绍

电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内发生位移的仪器，它使用交变电源，由学生电源供电，其工作电压小于6V，一般是4~6V，电源的频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。

工作电压电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02s打一个点，通电前把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面，接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，便振动起来，带动上下振动。这时如果纸带运动，振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体。电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似，这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较大，实验误差也就比较大。