余少敏

摘 ? 要：介紹電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)、原理，實(shí)驗(yàn)前的調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)中故障的排除，提高其實(shí)驗(yàn)使用效果。

關(guān)鍵詞：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的特點(diǎn);原理;儀器的調(diào)節(jié);故障排除

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（J0203型）在高中物理實(shí)驗(yàn)中是經(jīng)常用到的儀器，它是機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)中研究幾個(gè)重要物理量如速度、位移、加速度實(shí)驗(yàn)中不可或缺的儀器。特別是在高一年，從“練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”到“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”共有5個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)連續(xù)用到。學(xué)生在學(xué)習(xí)即時(shí)速度、加速度等比較抽象的物理概念過程中，親自動(dòng)手，通過紙帶上的點(diǎn)研究物體直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，加深對(duì)概念的理解，對(duì)入門知識(shí)的掌握、鞏固是有益的。

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是通過電源，使通電線圈磁化振片，在永久磁鐵的作用下，由此自身上下的振動(dòng)，從而帶動(dòng)振針的周期性上下振動(dòng)，通過復(fù)寫紙?jiān)谶\(yùn)動(dòng)的紙帶上打下一系列反映運(yùn)動(dòng)規(guī)律的點(diǎn)的一種科學(xué)儀器。通過研究紙帶上的點(diǎn)，同學(xué)們可以對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象、規(guī)律有著直觀、感性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也加深理性認(rèn)識(shí)。

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)：構(gòu)造筒潔、使用方便。其原理對(duì)于剛步入高中學(xué)習(xí)物理知識(shí)的學(xué)生來講，也是直觀明了，易于理解。因此電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)學(xué)生們是可接受的，成為中學(xué)實(shí)驗(yàn)要求器材之一。

但是，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器也有它的弱點(diǎn)，就是在使用過程中，普遍反映其性能不夠穩(wěn)定，打在紙帶上的點(diǎn)清晰度不穩(wěn)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)雙點(diǎn)現(xiàn)象。這似乎減弱了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身性能特點(diǎn)。

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用效果主要取決于對(duì)儀器的認(rèn)識(shí)、掌握、使用這三環(huán)節(jié)上。抓好這些環(huán)節(jié)才是做好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在。

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器主要由三部分組成：（1）外接電源部分：電源接線柱;（2）振動(dòng)部分：線圈、振片、永久磁鐵;（3）打點(diǎn)部分：振針、限位孔、定位軸、復(fù)寫紙。這三部分是緊密聯(lián)系：第一部分為第二部提供了振動(dòng)的電源，第二部分為第三部分提供打點(diǎn)的動(dòng)力。

因此，要在紙帶上打出滿意的點(diǎn)，必須使這三部分協(xié)調(diào)配合，同步一致，如何才能做到這一點(diǎn)呢？

首先，實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)儀器進(jìn)行整體調(diào)節(jié)。

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所要求的電源，電壓為交流6V（因產(chǎn)家不同有的也有交流10v的），頻率為50HZ，只要供電穩(wěn)定，這部分是無須調(diào)節(jié)。

對(duì)于振動(dòng)部分，最主要應(yīng)放在振片的調(diào)節(jié)上。為了在紙帶上打出清晰穩(wěn)定的點(diǎn)，必須使振針對(duì)紙帶的打擊力度盡可能大，這就要求振片的振幅大，且振動(dòng)要穩(wěn)定有恒定節(jié)奏，因此調(diào)節(jié)振片的固有頻率與電源頻率即策動(dòng)力頻率一致時(shí)，效果應(yīng)該是最為理想的。但實(shí)際上簧片的振動(dòng)并不只是簡(jiǎn)單的受迫振動(dòng)，它的振動(dòng)是由兩部分組成的：

第一部分是受迫振動(dòng)，第二部分是衰減振動(dòng)。衰減振動(dòng)中簧片除作基頻振動(dòng)外，還有很多諧波頻率的振動(dòng)，使簧片的實(shí)際運(yùn)動(dòng)成為一種非常復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，并且振片的受迫振動(dòng)的頻率與電磁策動(dòng)力的頻率在實(shí)際的振動(dòng)過程中并不相一致，應(yīng)該是振針的振動(dòng)滯后于電源的策動(dòng)力，這就使得打出的點(diǎn)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)拖尾、有毛刺，也可能出現(xiàn)雙點(diǎn)現(xiàn)象，因此就要細(xì)心地調(diào)節(jié)振片，使振片的長(zhǎng)度恰到佳處，這就增加了使用難度。為了解決這個(gè)問題，最好是在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的線圈內(nèi)的振片貼上海綿泡沫，這樣有利于提高實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性。

對(duì)于打點(diǎn)部分，調(diào)節(jié)的內(nèi)容主要放在振針和復(fù)寫紙的固定。

仔細(xì)調(diào)節(jié)振針的高度，讓振針打在復(fù)寫紙上最有力。

對(duì)于復(fù)寫紙的固定，必須注意不能讓定位軸上的螺母鎖死復(fù)寫紙，而應(yīng)該在兩者之間有空隙，讓復(fù)寫紙?jiān)诩垘蚯斑\(yùn)動(dòng)過程中能夠繞定位軸轉(zhuǎn)動(dòng)，有的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒有配備螺母，只是讓復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，這樣在實(shí)驗(yàn)過程中，會(huì)出現(xiàn)復(fù)寫紙?jiān)诩垘仙舷绿鴦?dòng)，打出的點(diǎn)效果不好，最好自行配裝上適合的螺母。

所使用的復(fù)寫紙，應(yīng)盡量選取面質(zhì)粗些的，不應(yīng)太光滑，這有利于復(fù)寫紙的轉(zhuǎn)動(dòng)。

對(duì)于紙帶，當(dāng)然應(yīng)選取平直、無折跡的、無皺的，但所截剪的紙帶面質(zhì)不應(yīng)太光滑，這也有利于復(fù)寫紙的轉(zhuǎn)動(dòng)。

經(jīng)過以上的調(diào)節(jié)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一般能正常工作，在紙帶上打下滿意的點(diǎn)。但由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是分組實(shí)驗(yàn)由學(xué)生動(dòng)手使用，要在課堂上取得滿意效果光靠實(shí)驗(yàn)教師課前對(duì)儀器的調(diào)節(jié)還不夠，更主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)課堂上。

首先，在實(shí)驗(yàn)課上，教師對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用上應(yīng)注意的關(guān)鍵點(diǎn)要點(diǎn)破，讓學(xué)生動(dòng)手起來，心里有數(shù)。例如：振片為何會(huì)上下周期性振動(dòng);紙帶的放置應(yīng)該平穩(wěn)，不應(yīng)歪斜;對(duì)振片、振針的位置不應(yīng)自行調(diào)整（因?qū)嶒?yàn)前已調(diào)好）;定位軸上的螺母不應(yīng)旋死，應(yīng)讓復(fù)寫紙會(huì)旋轉(zhuǎn);使用一段時(shí)間后，應(yīng)改變定位軸的位置，左右或上下移動(dòng)定位軸，改變振針打在復(fù)寫紙上的位置;接通電源后，不應(yīng)讓紙帶馬上運(yùn)動(dòng)，在振針受迫振動(dòng)穩(wěn)定后，紙帶方能被拉動(dòng);所用的電源應(yīng)為交流6V或10V，而不是直流電等。

其次，在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)積極配合好課任教師共同指導(dǎo)。學(xué)生使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的過程中會(huì)出現(xiàn)許多問題，作為實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)發(fā)揮自身的專職優(yōu)勢(shì)，給學(xué)生以及時(shí)的解決，實(shí)驗(yàn)教師積極下班指導(dǎo)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中顯得尤為重要.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如下幾點(diǎn)問題：

（1）全部?jī)x器按要求連接，當(dāng)接通電源后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器無振動(dòng)現(xiàn)象，許多同學(xué)遇到此現(xiàn)象頓感束手無策，是連接錯(cuò)誤，還是儀器出了故障。對(duì)此，實(shí)驗(yàn)教師要及時(shí)給予分析、解決，開始一步走好了，對(duì)下面步驟的實(shí)驗(yàn)將是關(guān)鍵。

進(jìn)行分析：

會(huì)振動(dòng) ?原因 ?線圈中電流通過 ?電來源 ?接線柱有電壓 ? 來源 ?兩根導(dǎo)線 ?來源 ?學(xué)生電源。

經(jīng)過分析，可很快與同學(xué)們一起找出故障點(diǎn)。這個(gè)故障的原因大部分在學(xué)生電源和接線柱上。線圈一般很少壞。

經(jīng)過分析，找出結(jié)點(diǎn)，同時(shí)也讓同學(xué)們加深了對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原理的理解。

（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)振動(dòng)，但紙帶上無任何點(diǎn)子或點(diǎn)子不清晰、漏點(diǎn)。這主要是振針高度調(diào)節(jié)不當(dāng)，可適當(dāng)調(diào)節(jié)振針高度，同時(shí)檢查固定振針的螺母是否松動(dòng)，檢查紙帶是否放平穩(wěn)，復(fù)寫紙是否損壞。

（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)振動(dòng)，紙帶上只在開始端有點(diǎn)子。這主要是復(fù)寫紙?jiān)诩垘н\(yùn)動(dòng)時(shí)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，使振針打在復(fù)寫紙的固定一點(diǎn)上，復(fù)寫紙沒能發(fā)揮其復(fù)寫作用，在開始一段后，也就打不出點(diǎn)子。解決的方法就是讓復(fù)寫紙轉(zhuǎn)起來，可適當(dāng)旋松定位軸上的螺母，如果效果仍然不好，可在紙帶向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，用手指轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)寫紙，可提高打點(diǎn)效果。同時(shí)提醒同學(xué)，使用一段時(shí)間后，要改變定位軸原來的位置。

（4）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)振動(dòng)，但打在紙帶上的不是點(diǎn)而是出現(xiàn)一條線。這是因?yàn)檎襻樃叨绕?，彈起不足，提高了振針打點(diǎn)頻率，打出的點(diǎn)由點(diǎn)變成線。調(diào)節(jié)方法：適當(dāng)提高振針的高度。

（5）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出雙點(diǎn)。觀察振片上的海綿狀塑料泡沫是否掉了。若補(bǔ)貼上時(shí)，仍出現(xiàn)雙點(diǎn)現(xiàn)象，可適當(dāng)調(diào)節(jié)振針高度

（6）打點(diǎn)周期不穩(wěn)定，打出的點(diǎn)間距離或大、或小，這是系統(tǒng)頻率不穩(wěn)引起的。在學(xué)生電源頻率穩(wěn)定為50HZ時(shí)，故障原因在振動(dòng)片上。檢查固定振片的螺絲是否松動(dòng)。若無松動(dòng)，則可調(diào)節(jié)振片長(zhǎng)度，使振動(dòng)頻率穩(wěn)定，也可改變振片上“V”形槽形狀，槽深頻率加大。

從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：打點(diǎn)效果不佳的故障排除點(diǎn)主要集中在振針和復(fù)寫紙上，其次是振片和紙帶。掌握了這個(gè)規(guī)律對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，就可做到心中有數(shù)，胸有成竹，這對(duì)提高打點(diǎn)效果也是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

總之，要使用好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，提高實(shí)驗(yàn)效果，首先對(duì)其構(gòu)造、各部分的功能要有清楚地掌握，其次對(duì)其各部分的調(diào)節(jié)要做到心中有數(shù)，能靈活運(yùn)用。僅此還不夠，在課堂第一線上，師生要做到密切配合。對(duì)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)，教師要講清，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，要以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則，以理論結(jié)合實(shí)際，深入淺出地認(rèn)真解答，只有這樣，才能發(fā)揮打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)效果，使學(xué)生學(xué)有所得。