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中学物理教学法实验讲义 物理系 王全 第一篇：中学物理教学法实验 实验项目一：打点计时器的调整与使用 一、实验目的： （一 ）、了解电磁打点计时器的结构、原理，掌握其用法； （二 ）、学会检验、调整电磁打点计时器的使用方法； （三 ）、掌握处理电磁打点计时器纸带数据的方法； （四 ）、掌握用电磁打点计时器进行 “测定重力加速度 g 值的大小”、 “验证牛顿第二 定律”等实验的实验方法。 二、仪器设备： 电磁打点计时器及其附件，6V 交流电源、力学轨道小车及其附件、铁架台及其附件、 重锤、天平及砝码、直尺、钩码、夹子 三、实验原理： 电磁打点计时器的调整的原理： 电磁打点计时器工作状态是否正常，通常从三个方面来评价：电磁打点计时器打点频率 的稳定性 （等时性 ）、打点质量、电磁打点计时器给纸带的阻力的大小。 1、电磁打点计时器打点频率稳定性的检验 电磁打点计时器打点频率的稳定性对实验结果的影响最大。如何检验？ （1 ）用示波器检验 打点器振动片固定端和打点基板分别与示波器 “Y 输入”和 “地”端连接；同时，通过 R1，R2 （可取 R1=100kΩ，R2=10kΩ）的分压电路，使部分正弦交流电压在示波器 “Y”、“地” 两输入端 （如果不用分压电路，由于交流市电的感应，“Y 输入”端也有一定的感应电压， 屏幕上也能显示出 50Hz 市电的正弦电压波形；但由于各种干扰，正弦波形常较差，有时会 妨碍检验观察 ）。调节示波器，使屏幕上呈现 1 个周期 （或 1～2 个周期 ）的稳定的电压波形。 拿走纸带和复写纸，使打点针接触基板，“Y 输入”和 “地”两端短路，则屏幕上仅出现一 条扫描迹线。 打点器工作时，打点针瞬时接触基板，“Y 输入”端的电压也瞬时为零，则示波器屏幕 上的正弦波形上就出现一个缺口，缺口的相位正好对应每个周期内打点针接触基板的时刻 （由于线圈的电感和磁滞等作用，打点时刻不是在波形曲线的极大和极小位置 ），如图所示。 由于打点针瞬时接触基板，缺口常不很清楚，但能清楚看到对应于 “缺口”的在 “扫描迹线” 上的一个点，因此，可由这 “点”的位置来判断 “缺口”的位置。 2011 级使用 第 1 页 共 41 页 中学物理教学法实验讲义 物理系 王全 如果打点周期稳定，正弦波形上的缺口位置也稳定。如果打点周期不稳定，则波形上 缺口位置也不稳定 （如跳跃变化 ），或一个周期的正弦波形内缺口的数目多于一个。缺口的 个数越多、缺口位置变化的幅度越大，打点周期的等时性就越差。 除上图所示装置外，还可用下图所示装置：从 “Y 输入”、“地”端直接输入 50Hz 低频 信号。在这里，如果打点周期稳定，那么，当打点频率 （市电频率 ）等于 50Hz 时，缺口稳 定不动；当打点频率小于或大于 50Hz 时，缺口将向左或向右匀速地移动 （但一个周期内仍 为一个缺口，不影响对打点周期稳定性的判断 ）；两频率相差愈大，移动速度也愈大。如果 低频信号源频率微调有示数，那么，可通过微调使缺口稳定，并由此判断。 打点频率的大小，进而判断当打点周期仍为 0.02 秒时所引起的系统误差。 如果打点周期不稳定，则波形上缺口位置也将跳跃变化或一个周期内缺口数目多于一 个。 （2 ）由视、听觉判断。 这种方法在很大程度上依赖于经验。如果振动片悬端振动幅度较大，如果打点针直接打 在打点基板上的声音很清脆、恒定，没有强弱或音调的变化，没有 “沉重感”，一般来说， 打点等时性较好。这种方法并不十分可靠，但能做出快捷的判断。 2．电磁打点器点频率稳定性的调整 （1 ）造成打点频率不稳定的一些原因 振动片除了受到一个永久磁铁所给的