浅谈打点计时器问题中的六注意

打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，它每隔0.02s打一次点，因此纸带上的点迹就表示和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子的位置，就可以了解物体运动的情况，比如物体的即时速度、加速度等。打点计时器类实验是力学三类实验之一（另两类是平抛类、单摆类），显然非常重要，若想深入了解它，需要我们在很多方面加以注意。现举例如下：

一、注意分清种类，破解实验故障

【例1】一学生在练习使用打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为（ ）

A.打点计时器错接在直流电源上

B.电源电压不稳定

C.电源频率不稳定

D.振针压得过紧

解析：若打点计时器错接在直流电源上，则不打点，A不可能；若电源电压不稳定，则打点的力的大小不同，即纸带上打出圆点的清晰度不同，B不可能；若电源频率不稳定，则打点的时间间隔不同，点间距离不同，C不可能；若振针压得过紧，则会出现拖迹现象，即纸带上打出的不是圆点，而是一些短线。答案：D

【点评】打点计时器有两种，题中介绍的显然是电磁打点计时器。只有分清它们，方能破解实验故障。具体情况见表格

二、注意剔除数据，减少偶然误差

【例2】一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计器的纸带从斜面上滑下，如图1所示，图2是打出的纸带的一段。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=――。

解析：利用逐差法求小车的加速度，若小车下滑的加速度恒定,则相邻计数点间的距离s也应恒定,由纸带可知4.21须剔除。任意两相邻记数点间的时间间隔T=0.04s，则把余下的8段分成二大段,利用=4.00m/s2直接求出。

【点评】本题除了注意无效数据的剔除外,还应注意若用传统连续逐差法，最终只有5.75和10.26得到利用,其它6个数据貌似得到利用，其实在运算中都被加减掉，浪费了数据资源，因此本题采用整体相差法,充分利用了纸带的实验数据，从而减小了偶然误差。

三、注意融合公式，巧解端点速度

【例3】纸带在物体带动下做匀变速直线运动,如图3所示，纸带上A、B、C、D、E为时间间隔均为T的计数点，s1、s2、s3、s4为相邻计数点间的距离，则由纸带能求出（ ）

A. 打A点时物体的瞬时速度vA

B. 打B点时物体的瞬时速度vB

C. 打C点时物体的瞬时速度vC

D. 物体的加速度a

解析：由纸带求物体瞬时速度的传统方法：由匀变速运动公式 （即中点时刻的即时速度等于这段位移的平均速度）求物体的速度v；求物体加速度的方法：先用逐差法得，再求平均值。但若求端点A的瞬时速度，用传统方法则不能直接完成,因为它不是哪段的中点。必须先求出速度vB、vC及加速度a三者中的两个甚至一个，然后利用 、 、 或 等求出点A的瞬时速度。答案：A B C D

【点评】掌握匀变速直线运动两个基本公式 at、 at2；熟悉五个常用的结论as、 、Δs=aT2、 、 并注意融合,定能迅速解题。

四、注意落实细节，杜绝一知半解

【例4】用电磁打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验，图4是学生即将释放小车之前的装置图. 该装置图中有3处明显错误，它们分别是：

①________________________ ；

②_______________________ ；

③__________________________ 。

解析：①电磁打点计时器使用直流电源；②释放小车前，小车没有位于电磁打点计时器附近；③拉小车的线没有跟长木板平行（提示：拉车的绳子仰角越来越大，车受的合力变化了，加速度变化）。

【点评】中学生复习实验和做实验时的存在种种弊端：有的实验课上只按部就班照老师或教材上的要求依图画瓢做实验，却不知实验为何这样安排，有的甚至只是纸上谈兵、黑板画实验。该题直接针了对上述弊端，设计新颖，构思合理。作为学生要知道发现问题的错误比解决问题更难，所以要从细处着眼，杜绝一知半解。

五、注意联系实际，方能学以致用

【例6】利用打点计时器研究一个约1.4m高的商店卷帘窗的运动，将纸带粘在卷帘底部，纸带通过打点计时器随帘在竖直面内向上运动。在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C……K共11个计数点，数据如表格所示，根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度，可以将近似地作为该间距中间时刻的即时速度v 。

（1）请根据所提供的数据，在图8中绘出卷帘窗运动的v-t图线。

（2）AD段的加速度为___m/s2，AK段的平均速度为_____ m/s。

解析：（1）根据题意得：

t1=0.05s，v1=AB/T =0.50m/s；同理，

t2=0.15s ，v2= 1.00m/s；t3=0.25s ，v3= 1.50m/s；

t4=0.35s，v4= 2.00m/s；t5=0.45s ，v5= 2.00m/s；

t6=0.55s ，v6= 2.00m/s；t7=0.65s ，v7= 2.00m/s；

t8=0.75s ，v8= 1.70m/s；t9=0.85s ，v9= 0.80m/s；

t10=0.95s ，v10= 0.40m/s；描点并用平滑曲线相连，如图5所示。

（2）由图线可看出AD段卷帘窗作匀加速直线运动，由逐差法求加速度大小：aAD=（SCD-SAB）/2T2=5.00m/s2，全过程AK间的平均速度vAK=SAK/t= 1.39m/s

【点评】这是应用打点计时器解决实际问题的题目，生活中的物理情景，很新鲜。不是只在书本上完成打点计时器实验。因此，能否将物理学的方法灵活应用于生活是关键，同时也考查学生处理信息、运用信息联系实际的能力。

总之,教师在引导学生进行实验学习时,既要落实好每个实验中的要点,又要注意实验原理和方法的迁移。