高中物理打点计时器常见典型类型

高物必修打点计时器与逐差法重点在高中物理必修课程中，打点计时器与逐差法是非常重要的知识点，对于理解和研究物体的运动规律具有关键作用。

打点计时器是一种能够记录物体在一段时间内运动情况的实验仪器。

它通过周期性地在纸带或纸条上打出一系列的点，来反映物体的位移和时间信息。

常见的打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器。

电磁打点计时器使用交流电源，工作电压一般在 4 6V 之间，当电源频率为 50Hz 时，它每隔 002 秒打一个点。

电火花打点计时器使用220V 的交流电源，同样是每隔 002 秒打一个点。

在使用打点计时器进行实验时，需要先将纸带穿过计时器，然后让物体带着纸带运动。

打点计时器打出的点就形成了一条纸带，通过对纸带上点的分析，可以了解物体的运动情况。

比如，相邻两点之间的时间间隔是固定的，通过测量相邻两点之间的距离，就可以计算出物体在这段时间内的平均速度。

如果要更精确地研究物体的运动加速度，就需要用到逐差法。

逐差法是一种处理实验数据的方法，用于减小误差，更准确地求出加速度。

假设我们有一段纸带，上面打出了一系列等时间间隔的点，标记为 0、1、2、3、4、5、6 等。

我们可以选取连续相等时间间隔内的位移，比如选取 x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆。

为了充分利用纸带数据，减小误差，我们通常采用“隔项逐差”的方法。

即：a ＝（x₄ x₁) ＋（x₅ x₂) ＋（x₆ x₃) ／ 9T²其中，T 是相邻两点之间的时间间隔。

为什么要采用隔项逐差法呢？这是因为如果只是简单地用相邻两段位移之差除以时间间隔的平方来求加速度，会导致数据利用不充分，误差较大。

而隔项逐差法可以更好地消除偶然误差，提高测量的准确性。

在实际运用逐差法时，需要注意测量数据的准确性。

读取纸带时，要注意测量点之间的距离，读数要精确到毫米的下一位。

同时，要注意区分打点计时器的类型，因为不同类型的打点计时器，其打点的清晰度和稳定性可能会有所不同，这也会对数据的测量和处理产生一定的影响。

⑴电磁打点计时器：它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。

当接通6 V以下低压交流电源时，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50 Hz时，它每隔0.02 s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。

⑵电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。

当接通220 V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50 Hz时，它也是每隔0.02 s打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02 s。

⑶电火花计时器工作时，纸带运动时受到阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。

⑷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。

说明：电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样，打点的时间间隔都是0.02 s，所以今后的叙述中不再区分，统称打点计时器。

电磁打点计时器是利用电磁感应原理，其结构如图甲所示；电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的，其结构如图下图所示。

1．原理及使用测量速度的原理跟运动物体边在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移△x。

打两个点的时间可用求得，则平均速度，当△t很短时，可以认为为t时刻的瞬时速度。

【实验器材】打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸．【实验步骤】1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面．2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V的低压交流电源上．3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点．4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n 个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02 s.5．用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx.6、利用公式计算出纸带在这段时间内的平均速度。

高中物理实验打点计时器的类型
计时器的种类包括电磁打点计时器、电火花计时器两类。

电磁打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔，在纸带上线序打点的仪器。

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，振片在永久磁铁磁场的作用下向上或向下运动，由于交流电的方向每个周期要变化两次，因此振片被磁化后的磁极要发生变化，永久磁铁对它的作用力的方向也要发生变化。

当电流为图甲所示时，此时打点一次或此时不打点，所以在交流电的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。

阻力相对电火花打点计时器而言较大。

该计时器常见规格以4-6伏交流电 50hz 为主。

电火花打点器的计时原理与电磁打点器相同，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，给电火花打点计时器接220V电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，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50赫兹时，它每隔0.02S打一次点。

该计时器常见规格以220伏交流电50hz为主。

打点计时器（专题）打点计时器专题1．实验原理电磁打点计时器电压是4~6V,电源频率是50Hz,每隔０.02s打一次点。

运动物体带动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，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和变化。

进而计算出速度的大小，从而了解物体运动的情况。

2.数据处理原理①理解和推得△S＝ａT2②用逐差法求加速度：设物体做匀变速直线运动,加速度是a，在各个连续相等时间Ｔ内的位移分别是S1、S2、Ｓ3……，则有S2- S1＝ S３-S2＝…=S n－S n-1=△S=aT2,由上式可以得到:S4－S1= Ｓ5－S2= S6- S3 =3aＴ2，所以，测出各段位移ｓｌ、ｓ2、s3……用逐差法求出a１=(S4－Ｓ1）/3T2,ａ２=（S5－S2)/3aT2,a3＝（S6- S3）／3aT2。

再由al、ａ２、a３算出平均值a,就是所要测的加速度。

③v-t图象法求加速度3．注意事项（1）钩码的质量适当大一些,使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。

(2）调整滑轮架的角度,使小车的拉绳与长木板板面平行。

(3)开始时,应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。

(4)先启动打点计时器,再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。

(5）要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。

(６)选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔Ｔ等于多少秒。

4.实验步骤(1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

(2）把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上台适的钩码,把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。

实验装置见图。

(3)把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后，放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点。

高中物理-必修一打点计时器的使用与逐差法（重点）教学目的：①学习并了解打点计时器。

②学会通过纸带计算速度与加速度。

③了解并应用逐差法。

课型：新授课（2课时）教学重点：打点计时器、纸带计算。

教学难点：逐差法计算加速度。

知识点详解：打点计时器：主要分为电磁打点计时器和电火花打点计时器两种。

（1）电磁打点计时器：当给电磁打点计时器的线圈通电后，线圈产生磁场，振片在磁场的作用下向上或向下运动，带动振针敲击复写纸，每一个周期内在纸带上打下一个点。

工作电压一般是4~6V。

（2）电火花打点计时器：利用周期性产生的电火花和墨粉，在纸带上留下标记点。

工作电压是220VAsk:哪一种打点计时器误差更小，为什么？实验步骤：1.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。

2.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一侧，并连好电路。

3.把一条细绳栓在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码。

4.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面。

5.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动。

6.断开电源，取出纸带。

7.换上新的纸带，再重做两次。

Ask:为什么要先接通电源再释放小车？为什么要重复试验？纸带匀加速直线运动的计算：2a T∆（请根据v-t图像推导本公式）S=T为打出相邻两点的时间差。

由于实验过程中存在一定的误差，导致各相邻两个计数点间的距离之差不完全相等，所以只选取一个距离差进行计算是不科学的，为减小计算加速度时产生的偶然误差，我们必须选择尽可能多的点间距离S进行计算（为什么？）逐差法：逐差法的目的就是尽可能多的利用已知的数据来进行计算，以到达减小误差的目的。

设纸带上相邻两点间的距离依次为S1、S2、S3、S4......S4-S1=(S4-S3)+(S3-S2)+(S2-S1)=3aT2同理S5-S2=S6-S3=3aT2再求平均值计算加速度：a=(a1+a2+a3)/3最后得到：()212345621425369))(a 9)()(a T S S S S S S T S S S S S S ++-++=-+-+-=（常考项目：1.分母部分为nT 2，让填这个n 的值（如以上公式中的9）。

实验1：练习使用打点计时器
【实验目的】
了解电磁打点计时器和电火花打点计时器构造和工作原理，练习使用打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动。

【实验原理】
电磁打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器图1工作电压为4~6 V，能够按照相同的时间间隔，在纸带上连续打点。

当电源频率是50 Hz 时，每隔0.02s 打一次点。

如果把纸带和运动的物体连在一起，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移大小。

由这些点的位置，我们可以了解物体运动的情况。

还有一种打点计时器叫
作电火花打点计时器，它的计时原理与电磁打点计时器
相同，不过，电火花打点计时器使用交变电源工
作的电压为220V，在纸带上打点的不是振针和复写纸，
而是电火花和墨粉。

图1
【实验器材】
电火花打点计时器、纸带、复写纸、导线、220V交流电源、刻度尺。

【实验步骤】
1.了解打点计时器的构造，然后把它固定好。

2.安装纸带。

3.启动电源，用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点。

随后关闭电源。

4.取下纸带，从能够看清的某个点开始（起始点），往后数出若干个点。

例如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t.
5.用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。

测量之前，自己先设计一
个表格，用来记录时间及位移。

【数据处理与保存】
【注意事项】
1、通过测量仪器直接读取的数据是原始数据。

它是宝贵的实验资料，要如实记录、妥善保存。

2、先启动电源，后拉动纸带。

《打点计时器的使用》（知识点+巩固练习）【知识点回顾】：1.作用：记录运动时间2.分类：电磁打点计时器和电火花计时器3.电源要求：低压交流电源4.电压要求：电磁打点计时器：约8 v；电火花计时器：220v5.工作原理: 电磁打点计时器:在电磁作用下靠振针振动打点电火花计时器: 脉冲电流经过放电针、墨粉纸盘、纸盘轴放电打点6.搭配器材: 电磁打点计时器:纸带、学生电源、复写纸电火花计时器: 纸带、墨粉纸盘7.阻力来源: 电磁打点计时器:纸带与限位孔、计时器底面的摩擦，与振针的摩擦电火花计时器:纸带与限位孔、计时器底面的摩擦8.打点周期：电源频率为50Hz时，都是每隔0.02s打一次点电源频率小于50Hz时，都是每隔大于0.02s打一次点9.计数周期:电源频率为50Hz时：若每5个点取一个计数点，则：相邻计数点间的时间间隔为0.1s若每3个点取一个计数点，则：相邻计数点间的时间间隔为0.06s10.使用步骤:：一定：将打点计时器固定在桌面、木板或者铁架台上二装：按要求安装纸带三打点：先接通电源，后释放纸带（或物体），打完后，先关闭电源，后取下纸带。

四重复：换新纸带，重复步骤（3），得到多条打点纸带五取点：选取纸带，测量并计算：从能够看清某个点开始，往后数n个点，则从第1个点到第n个点的时间间隔t=(n-1)×0.02s，用刻度尺测量第1个点到第n个点间的距离△x11.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，并轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。

（2）释放前，物体应靠近打点计时器放置（3）使用打点计时器时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放纸带（4）使用电火花计时器时，应注意把两条纸带穿好，使墨粉纸盘位于两条纸带中间，使用电磁打点计时器时，应将纸带穿过限位孔，压在复写纸下面（5）打点完毕，立即断开电源．(6)要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．(7)选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少（8）对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，可统一测量出各个测量点到起始测量点之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。