巧用打点计时器做实验

    娄高华

    众所周知，在高中物理力学实验中打点计时器是一个重要角色，如研究匀变速直线运动、探究加速度与力和质量的关系、验证动能定理、验证机械能守恒定律等重要实验中都少不了打点计时器。在这些实验中打点计时器都是为了测速度或加速度，这样就让很多老师和同学们认为对打点计时器的用处产生片面的认识。其实只要精心设计，妙用打点计时器就可以完成一些有趣的实验，下面笔者就多年物理教学中总结的巧用打点计时器做的实验举例一二，与各位同仁分享。

    1、巧用打点计时器验证变压器是能改变电压的，但不改变频率

    具体操作：把教学用变压器（原线圈220V，副线圈能输出6V的）、电磁打点计时器、重锤、纸带、开关按图1按装，原线圈直接接到220V的家庭电路上，副线圈接6V的接线柱，为了安全可通过开关与电磁打点计时器连接。一端接有重锤的纸带穿过电磁打点计时器的限位孔，闭合开关，打点计时器工作，释放重锤。将打出的第一个点标为0，之后按1、2、…依次标出个点，测出纸带上0点到n点的距离h（距离稍大一些，有利于减小误差），用计算出重锤下落的时间，那么频率，在实验误差允许的范围内可以得到f为我国规定的交流电频率。

    2、巧用打点计时器来测玩具电动机的功率

    实验器材：玩具电动机，带有两个固定铁夹的铁架台，电磁打点计时器，低压交流电源，垂锤，细线，米尺，纸带，复写纸片，天平等。

    实验步骤：

    ①如图2所示，将玩具电动机和电磁打点计时器固定在铁架台上，并与电源接好。把一根细线固定在电动机的转轮上，细线下端连接在重锤上端，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在垂锤上；

    ②接通打点计时器的电源，启动电动机带动重锤上升；

    ③经过一段时间，关闭打点计时器和电动机，取下纸带，进行取点击均匀的段进行测量；求出匀速运动的速度v；

    ④用天平测出垂锤的质量m。那么电动机的额定功率P=mgv。

    3、巧用打点计时器来测匀速转动物体的角速度

    实验器材：电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片。

    实验步骤：

    ①如图3所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待測圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；量出圆盘半径为r。

    ②启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。

    ③经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带。

    在纸带上取间距较大的两点，量出之间的距离x，并根据点数n算出两点间的时间t=nT（T为打点计时器的打点周期），那么圆盘转动的角速度。