电火花计时器
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探究电火花计时器在物理学研究的作用
制作人：吴宗建， 朱云彤，张少华
物理学的组成部分
物理学 研究领域 ▪ 力学 ▪ 热学 ▪ 声学 ▪ 光学 ▪ 电磁学
打点计时器测速度
（2）电火花计时器：
实验原理：
（1）电磁打点计时器：它是利用电磁感应 原理打点计时的一种仪器，当通过4—6V低 压交流电时，在线圈和永久磁铁的作用下， 振片便上下振动起来，位于振片一端的振 针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸 带运动 ，振针就在纸带上打出一系列点， 当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打 一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时 间间隔为0.02s。
实验原理：
（2）电火花计时器：它是利用火花放电在 纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。 当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关 时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放 电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生 火花放电，于是在运动纸带上就打出一系 列点迹。当电源频率为50Hz时，它也是每 隔0.02s打一次点，即打出的纸带上每相邻 两点间的时间间隔也是0.02s。
注意：
电火花计时器工作时，纸带运动时受到的 阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。 打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间， 如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点 就相应地表示出运动物体在不同时刻的位 置。
2、纸带分析物体的运动情况并能计算平均 速度
（1）在纸带上相邻两点间的时间间隔均为 0.02s（电源频率为50Hz），所以点迹密集 的地方表示纸带运动的速度很小。 （2）根据v=△x/△t，求出在任意两点间的 平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点 间的距离，△t为两点间的时间间隔数与 0.02s的乘积。这里必须明确所求的是哪两 点之间的平均速度。
3、粗略计算瞬时速度。
某点3的瞬时速度可以粗略地由包含3点在 内的两点间的平均速度来表示。如图 v3≈v24，或v3=v24。
说明：在粗略计算3点的瞬时速度时，可利 用公式v=△x/△t来求解，但须注意的是， 如果取离3点越接近的两点来求平均速度， 这个平均速度越接近3点的瞬时速度，但是 距离太小会使测量误差增大，应该根据实 际情况选取这两个点。
4、v-t图象与其画法
为了更直观地反映物体的运动情况，我们 可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规 律。 以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标 系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速 度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线 把这些点连接起来就得到了一条能够描述 速度v与时间t关系的图象。
5、实验
试验目的：练习使用打点计时器 (测位移、时间、速度） 试验器材：电磁打点计时器（或电火花计 时器）及纸带、刻度尺、电源、导线等。 试验步骤：
1.把打点计时器固定在桌子上，对照老师准备的说 明卡了解他的结构。
2.按照说明把纸带装好。
3.启动电源，用手水平地拉纸带，纸带上就打出一 行小点。随后立即关闭电源。
4.取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出 若干个点。 如果数出n个点，这些点划分出来的 间隔数是多少？由此计 算出纸带从第一个点到地 n个点的运动时间。
在进行实际测量之前，自己设计一个表格，用来记 录以上测量值。
6、注意事项
（1）电源电压要符合要求，电磁打点计时 器应使用10V以下的交流电源；电火花计时 器要使用220V交流电源。 （2）实验前要检查打点的稳定性和清晰程 度，必要时要进行调节或更换器材。 （3）使用打点计时器应先接通电源，待打 点计时器稳定后再用手拉纸带。 （4）手拉纸带时，速度应快一些，以防点 迹太密集。
试验演示：
请同学们按下面的纸带处理数据： 要求：独立完成、课堂作业形式上交 建议：列表、图像处理
三：用打点计时器测量平均速度瞬时速度
.. . . . . . .
0 1 2 3 4 5
. ..
6 7 8
.
9
. .
10 11
.
12
.
13
.
.
. ..
16
14 15
1 求平均速度
n 位移m 时间s
平均速度
m/s
1
5
9
15
. .. . . . . . . .
0 1 2 求瞬时速度
.
. . .… . . . . .…… . . . .
2 3 4 5
.
6
n
△ （m） △ （s）
0 s
1
2
3
4
5
t
v
（m/s）
四：用图象表示速度
n
V m/s
0 1 0.05 0.1
2 0.2
3 0.3
4 5 0.28 0.28
v/(m·-1) s
0.6
0.5
0.4 0.3 0.2 0.1
0 1 2 3 4 56 7 8
t/10 1s
-
电火花计时器的其他应用
电火花计时器是一种教学实验用计时仪器, 它能够把物体运动情况定时地记录在普通 纸带上.电火花计时器配合斜面小车,电火花 描迹仪,钩码组等实验仪器,可以做匀速直线 运动,匀加速运动,牛顿第二定律,自由落体运 动,动能定理,机械能守恒定律等多个实验.
制作人：吴宗建， 朱云彤，张少华
物理学的组成部分
物理学 研究领域 ▪ 力学 ▪ 热学 ▪ 声学 ▪ 光学 ▪ 电磁学
打点计时器测速度
（2）电火花计时器：
实验原理：
（1）电磁打点计时器：它是利用电磁感应 原理打点计时的一种仪器，当通过4—6V低 压交流电时，在线圈和永久磁铁的作用下， 振片便上下振动起来，位于振片一端的振 针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸 带运动 ，振针就在纸带上打出一系列点， 当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打 一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时 间间隔为0.02s。
实验原理：
（2）电火花计时器：它是利用火花放电在 纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。 当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关 时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放 电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生 火花放电，于是在运动纸带上就打出一系 列点迹。当电源频率为50Hz时，它也是每 隔0.02s打一次点，即打出的纸带上每相邻 两点间的时间间隔也是0.02s。
注意：
电火花计时器工作时，纸带运动时受到的 阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。 打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间， 如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点 就相应地表示出运动物体在不同时刻的位 置。
2、纸带分析物体的运动情况并能计算平均 速度
（1）在纸带上相邻两点间的时间间隔均为 0.02s（电源频率为50Hz），所以点迹密集 的地方表示纸带运动的速度很小。 （2）根据v=△x/△t，求出在任意两点间的 平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点 间的距离，△t为两点间的时间间隔数与 0.02s的乘积。这里必须明确所求的是哪两 点之间的平均速度。
3、粗略计算瞬时速度。
某点3的瞬时速度可以粗略地由包含3点在 内的两点间的平均速度来表示。如图 v3≈v24，或v3=v24。
说明：在粗略计算3点的瞬时速度时，可利 用公式v=△x/△t来求解，但须注意的是， 如果取离3点越接近的两点来求平均速度， 这个平均速度越接近3点的瞬时速度，但是 距离太小会使测量误差增大，应该根据实 际情况选取这两个点。
4、v-t图象与其画法
为了更直观地反映物体的运动情况，我们 可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规 律。 以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标 系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速 度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线 把这些点连接起来就得到了一条能够描述 速度v与时间t关系的图象。
5、实验
试验目的：练习使用打点计时器 (测位移、时间、速度） 试验器材：电磁打点计时器（或电火花计 时器）及纸带、刻度尺、电源、导线等。 试验步骤：
1.把打点计时器固定在桌子上，对照老师准备的说 明卡了解他的结构。
2.按照说明把纸带装好。
3.启动电源，用手水平地拉纸带，纸带上就打出一 行小点。随后立即关闭电源。
4.取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出 若干个点。 如果数出n个点，这些点划分出来的 间隔数是多少？由此计 算出纸带从第一个点到地 n个点的运动时间。
在进行实际测量之前，自己设计一个表格，用来记 录以上测量值。
6、注意事项
（1）电源电压要符合要求，电磁打点计时 器应使用10V以下的交流电源；电火花计时 器要使用220V交流电源。 （2）实验前要检查打点的稳定性和清晰程 度，必要时要进行调节或更换器材。 （3）使用打点计时器应先接通电源，待打 点计时器稳定后再用手拉纸带。 （4）手拉纸带时，速度应快一些，以防点 迹太密集。
试验演示：
请同学们按下面的纸带处理数据： 要求：独立完成、课堂作业形式上交 建议：列表、图像处理
三：用打点计时器测量平均速度瞬时速度
.. . . . . . .
0 1 2 3 4 5
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1 求平均速度
n 位移m 时间s
平均速度
m/s
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0 1 2 求瞬时速度
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△ （m） △ （s）
0 s
1
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（m/s）
四：用图象表示速度
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V m/s
0 1 0.05 0.1
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4 5 0.28 0.28
v/(m·-1) s
0.6
0.5
0.4 0.3 0.2 0.1
0 1 2 3 4 56 7 8
t/10 1s
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电火花计时器的其他应用
电火花计时器是一种教学实验用计时仪器, 它能够把物体运动情况定时地记录在普通 纸带上.电火花计时器配合斜面小车,电火花 描迹仪,钩码组等实验仪器,可以做匀速直线 运动,匀加速运动,牛顿第二定律,自由落体运 动,动能定理,机械能守恒定律等多个实验.