實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較

1、PAGE3電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較這兩種計(jì)時(shí)器的共同點(diǎn)是在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)物體的“時(shí)空”分布信息，計(jì)時(shí)基準(zhǔn)都是取自家用電的周期，在我國(guó)每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為002秒，因而有相同的數(shù)據(jù)采集方法與數(shù)據(jù)整理分析方法，并可與斜面小車、軌道小車等配套使用，但在可靠性、準(zhǔn)確性以及課時(shí)利用率等方面，則有很大的差別。電火花計(jì)時(shí)器成功地克服了電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的缺點(diǎn)。一、運(yùn)動(dòng)與計(jì)時(shí)互相干擾電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)，由市電經(jīng)線圈引起磁場(chǎng)的周期變化，策動(dòng)彈片帶動(dòng)打點(diǎn)針，在運(yùn)動(dòng)體拖動(dòng)的紙帶上，以50赫茲頻率打點(diǎn)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)針對(duì)運(yùn)動(dòng)中的紙帶產(chǎn)生沖擊和摩擦，干擾了紙帶的運(yùn)動(dòng)，這在自由落體實(shí)驗(yàn)中尤為顯著。電火花計(jì)

2、時(shí)器利用高壓脈沖火花放電，放電針與紙帶沒(méi)有接觸，因而不會(huì)干擾紙帶運(yùn)動(dòng)。2排除運(yùn)動(dòng)對(duì)計(jì)時(shí)的干擾電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)周期會(huì)受到紙帶運(yùn)動(dòng)的干擾，對(duì)此我們進(jìn)行以下分析和實(shí)驗(yàn)。以振子向下打點(diǎn)過(guò)平衡位置的作為o相位，這樣在紙帶上打點(diǎn)時(shí)的相位將在附近稍小于的一點(diǎn)上，只要打點(diǎn)能保持在同一相位上，打點(diǎn)的20ms周期的等時(shí)性就能保證。當(dāng)紙帶靜止時(shí)，若電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)適當(dāng)，打點(diǎn)的等時(shí)性得到保證。但是當(dāng)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到打點(diǎn)針沖擊作用的紙帶對(duì)振子也產(chǎn)生反作用，從而影響到打點(diǎn)時(shí)相位產(chǎn)生顯著漂移，結(jié)果破壞了打點(diǎn)的等時(shí)性。二、操作性能的改善1減少調(diào)節(jié)，提高工作可靠性使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，對(duì)打點(diǎn)相位的調(diào)節(jié)，常常是一般師生難以

3、掌握的技術(shù)難點(diǎn)；對(duì)已調(diào)好的計(jì)時(shí)器，在使用中因隨環(huán)境因素而改變，即使耗費(fèi)大量時(shí)間與精力調(diào)節(jié)，也常常難以調(diào)好，從而降低了工作的可靠性，降低了實(shí)驗(yàn)的置信度和課時(shí)利用率。使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)由于不需要上述調(diào)節(jié)，一般學(xué)生在2一5分鐘內(nèi)便能采集到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而可以使學(xué)生的精力集中到控制實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，以及研究分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律上去。2安全性能的突破電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用中是沒(méi)有安全問(wèn)題的。電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)長(zhǎng)期不能在教學(xué)中使用的關(guān)鍵之一是安全問(wèn)題。早期的電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、其記錄靈敏度低下，依賴于電火花在白紙上燒孔，其電壓大于6V，電流達(dá)80mA，對(duì)人是有生命危險(xiǎn)的。后來(lái)用熱敏紙，電壓也大于6V，電流為5至20mA，

4、也是極不安全的。我們采用的打點(diǎn)記錄方法，是一種與電場(chǎng)描繪及傳真記錄相類似的微電流轉(zhuǎn)印方法，其電壓雖然高達(dá)3萬(wàn)伏，但電流控制在200A以下，從而解決了使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)的安全問(wèn)題。三、實(shí)驗(yàn)成本電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種低成本教學(xué)儀器，它的價(jià)格和實(shí)驗(yàn)消耗都比較低。八十年代初，電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的價(jià)格比在10：1以上，材料消耗比在50：1以上（前者用熱敏紙時(shí)），經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究改進(jìn)，我們終于找到了圖2所示的電路，在充電放電上都利用市電的相位信息，使電路大為簡(jiǎn)化，使兩種產(chǎn)品的價(jià)格比低于2：1。由于電火花計(jì)時(shí)器不用低壓電源（學(xué)生電源），而電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用配套的學(xué)生電源，若將此項(xiàng)因素一并考慮，則上述的價(jià)格比就要倒過(guò)來(lái)了，因此，電火花計(jì)時(shí)器更便宜。在材料的消耗方面，由于我們采用了合適的介質(zhì)材料，火花放電的點(diǎn)跡經(jīng)過(guò)放大轉(zhuǎn)印到普通白紙上，因此比電