纸带问题分析要点分析B11页

纸带问题分析

【学习目标】
1．知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理
2．学会使用打点计时器
3．会用打出的纸带求加速度、瞬时速度
4．能通过纸带上点的位置关系分析物体运动
【要点梳理】
要点一、电磁打点计时器与电火花计时器的构造和工作原理
要点诠释：
1.电磁打点计时器及电火花计时器的构造
电磁打点计时器及电火花计时器的构造分别如图甲、乙所示．
2.电磁打点计时器的原理
电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器，它的工作原理可以用图甲、乙来说明．当线圈
中通入的交流电为正半周时，设电流方向如图甲所示，则线圈中被磁化的钢制簧片左端为 N极，永久磁铁
使簧片受到一个向下的力；当交流电转为负半周时，电流方向如图乙所示，簧片左端变为 S极，永久磁铁
使簧片受到一个向上的力．随着交变电流方向的周期性变化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振动起
来．位于簧片一端的振针随簧片的振动而在复写纸上打点．如果在复写纸下有运动的纸带，振针就在纸带
上打出了一系列的点．交流电源的频率为 50Hz 时，它每隔 0.02s 打一个点，即打出的纸带上每相邻两点
间的时间间隔是 0.02s．
3.电火花计时器的工作原理
电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和
墨粉，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．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．当电源频率是 50Hz 时，也是每隔 0.02s 打一
次点．
4.电磁打点计时器与电火花计时器的比较
①两种计时器使用的都是交流电源；当电源的频率为 50Hz时，都是每隔 0.02s打一个点．
②电磁打点计时器使用 4～6V交流电，电火花打点计时器工作电压是 220V交流电．
③无论是使用电磁打点计时器还是使用电火花计时器，打出的纸带上的点，都记录了纸带运动的时
间．如果纸带是跟物体连接在一起的，纸带上的点就相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究点
之间的距离，就可以了解在不同时间里物体发生的位移、速度的大小和变化情况．
④电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力比较小，实验误差较小．
5.使用打点计时器的注意事项
①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸下穿过．将计时器接入 50Hz交流电源，
从交流 4V 开始，观察振片振动情况，若振片振幅较小，再升高电压至 6V；对电火花计时器，应将墨粉纸
盘套在纸盘轴上，两条纸带要对齐穿过限位孔，墨粉纸盘夹在中间，使用 220V交流电源．
②开启打点计时器，待 1～2s 再拖动纸带打出点，观察点迹是否清晰，打完纸带后，立即关闭电
源．
③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正时大致从以下方面注意：电源电压较低情况下，可
适当提高(对电火花计时器这种情况较少)；调整复写纸位置或更换复写纸(或墨粉纸盘)；调整打点计时器．
④调整打点计时器．如果打不出点，首先要检查压纸框的位置是否升高，阻碍了振片上的振针打不到
纸带上，若是，可将压纸框向下压，恢复到原来的位置．这种情况一般是由于操作不当引起的．另外也可
能是振片没有工作，在共振情况下，此时可松动固定振片的螺丝，适当调节振片位置，紧固后观察振幅，
若达到或接近共振状态即可正常工作．如果振片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直到打出点为
止．若振针向下调节过长，则打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细．
⑤如果将打点计时器错接在学生电源的直流电源上(非稳压电源)，也能在纸带上打出点迹，这是因为
直流输出单向脉冲电流，频率为 100Hz，会导致数据处理时错误．
⑥使用电火花计时器时，若用一条纸带要将纸带压在墨粉纸盘下，打完一条纸带后要将墨粉纸盘转一
角度再打另一纸带，否则会只用纸盘的某一位置，打出的点迹颜色较淡；若使用双纸带，将墨粉纸盘夹在
中间，拖动时由于两条纸...