巧用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn)

婁高華

眾所周知，在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一個(gè)重要角色，如研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系、驗(yàn)證動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等重要實(shí)驗(yàn)中都少不了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。在這些實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都是為了測(cè)速度或加速度，這樣就讓很多老師和同學(xué)們認(rèn)為對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用處產(chǎn)生片面的認(rèn)識(shí)。其實(shí)只要精心設(shè)計(jì)，妙用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就可以完成一些有趣的實(shí)驗(yàn)，下面筆者就多年物理教學(xué)中總結(jié)的巧用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做的實(shí)驗(yàn)舉例一二，與各位同仁分享。

1、巧用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證變壓器是能改變電壓的，但不改變頻率

具體操作：把教學(xué)用變壓器（原線圈220V，副線圈能輸出6V的）、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、重錘、紙帶、開(kāi)關(guān)按圖1按裝，原線圈直接接到220V的家庭電路上，副線圈接6V的接線柱，為了安全可通過(guò)開(kāi)關(guān)與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接。一端接有重錘的紙帶穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，閉合開(kāi)關(guān)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，釋放重錘。將打出的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為0，之后按1、2、…依次標(biāo)出個(gè)點(diǎn)，測(cè)出紙帶上0點(diǎn)到n點(diǎn)的距離h（距離稍大一些，有利于減小誤差），用計(jì)算出重錘下落的時(shí)間，那么頻率，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)可以得到f為我國(guó)規(guī)定的交流電頻率。

2、巧用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)玩具電動(dòng)機(jī)的功率

實(shí)驗(yàn)器材：玩具電動(dòng)機(jī)，帶有兩個(gè)固定鐵夾的鐵架臺(tái)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，低壓交流電源，垂錘，細(xì)線，米尺，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙片，天平等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①如圖2所示，將玩具電動(dòng)機(jī)和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，并與電源接好。把一根細(xì)線固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)輪上，細(xì)線下端連接在重錘上端，將紙帶的一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，固定在垂錘上；

②接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)重錘上升；

③經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電動(dòng)機(jī)，取下紙帶，進(jìn)行取點(diǎn)擊均勻的段進(jìn)行測(cè)量；求出勻速運(yùn)動(dòng)的速度v；

④用天平測(cè)出垂錘的質(zhì)量m。那么電動(dòng)機(jī)的額定功率P=mgv。

3、巧用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)物體的角速度

實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、米尺、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①如圖3所示，將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔后，固定在待測(cè)圓盤(pán)的側(cè)面上，使得圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤(pán)側(cè)面上；量出圓盤(pán)半徑為r。

②啟動(dòng)控制裝置使圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)。

③經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn)，取下紙帶。

在紙帶上取間距較大的兩點(diǎn)，量出之間的距離x，并根據(jù)點(diǎn)數(shù)n算出兩點(diǎn)間的時(shí)間t=nT（T為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期），那么圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。