高中物理 运动的描述——打点计时器
高中阶段我们接触到的打点计时器有两种：一种叫做电磁打点计时器；另一种叫做电火花打点计时器。我们来分别介绍一下。
电磁打点计时器
电磁打点计时器
电磁打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器，工作电压约为 8 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0.02 s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。
在人教版的旧教材中，工作电压写的是6V以下，大多数参考书中通常是4-6V，也有写6-8V的。但是新教材中明确的改成了 8 V，请同学们以这个为准。不论工作电压变成了多少，我们发现它始终是个小电压，原因是和结构中的线圈有关。这个线圈就是初中物理学过的通电螺线管，线圈是由细铜丝绕制而成，电压过高会烧坏线圈。
当螺线管通电，电流方向如上图。根据右手螺旋定则，此时螺线管左端为N极，右端为S极，穿过螺线管的振动片被磁化右端为S极，与磁极片（永久磁铁）由于同性相斥，异性相吸的原理，振针向上运动，远离复写纸。
当螺线管中电流方向改变，电流方向如上图。根据右手螺旋定则，此时螺线管左端为S极，右端为N极，穿过螺线管的振动片被磁化右端为N极，与磁极片（永久磁铁）由于同性相斥，异性相吸的原理，使振针向下运动，撞击复写纸并在纸带上留下点迹。
知道了上述原理，我国的家用交流电频率为50赫兹，意思是交流电的方向一秒钟改变50次，所以每打出的两个点之间的时间间隔。这就是电磁打点计时器的计时原理。
电火花打点计时器
电火花打点计时器
电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹。电火花可以击穿 8 mm的空气，这就需要很大的能量，所以电火花打点计时器使用的电压是220V的交流电。工作原理中涉及的内容超出高中知识范围，这里就不讲了。
由于电磁打点计时器在工作的时候，纸带与振针、复写纸、限位孔之间都有摩擦，相对电火花打点计时器误差较大，所以在新版教材中基本不再使用。具体内容后面在讲题的过程中遇到会详细讲解。
实验
练习使用打点计时器
使用两条纸带将墨粉纸盘夹在中间的目的，是为了利用纸带的摩擦力使墨粉纸盘转动，使每个打出的点都清晰
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。
总结
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电磁打点计时器 |
电火花打点计时器 |
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原理 |
振针撞击复写纸在纸带上留下点迹 |
利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹 |
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输入电压 |
8V 交流电 |
220V 交流电 |
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频率 |
50 Hz |
50 Hz |
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周期 |
每隔0.02s打一个点 |
每隔0.02s打一个点 |
