原理介紹：
中國(guó)古代有“結(jié)繩記事”之說(shuō)，而我們今天要做的實(shí)驗(yàn)就是“點(diǎn)計(jì)時(shí)”。那么點(diǎn)計(jì)時(shí)需要什么樣的儀器呢？點(diǎn)計(jì)時(shí)儀。它的作用就是“把連續(xù)的運(yùn)動(dòng)分離成離散的“場(chǎng)景”，精彩的瞬間定格成永恒”。首先，點(diǎn)計(jì)時(shí)儀大家族有多少成員呢？?jī)蓚€(gè)。他們分別是白雪公主——電磁式點(diǎn)計(jì)時(shí)儀和黑馬王子——電火花式點(diǎn)計(jì)時(shí)儀。他們同為皇位繼承人，但治理國(guó)家的方式卻大相徑庭：一個(gè)溫和，一個(gè)暴戾。為什么會(huì)有這樣的差異呢？讓我們一起走近科學(xué)。
我們先來(lái)看看電磁點(diǎn)鐘（電流的磁效應(yīng)），看看它的結(jié)構(gòu)是什么樣的？就像去北京長(zhǎng)安街必看一樣，電磁點(diǎn)鐘也需要看它的中心軸。我們看到上面有一個(gè)線圈，線圈里包裹著一塊永久磁鐵。大家初中學(xué)過(guò)電流的磁效應(yīng)嗎？奧斯特發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線通電后，其周?chē)蜁?huì)激發(fā)出磁場(chǎng)。因此，定時(shí)器的導(dǎo)線通電后，導(dǎo)線就被磁化，與永久磁鐵相互作用：如果磁極與永久磁鐵相反，就會(huì)吸引振子；相反，如果通過(guò)的電流反向，形成的磁極與永久磁鐵相同，就會(huì)排斥振子，從而帶動(dòng)它上下振動(dòng)，起起伏伏，如同人生一般。 （相關(guān)“選修課3-2《楞次定律》”）我們看到振動(dòng)器的末端是尖的，就是振動(dòng)針，當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)針（物理?yè)p傷）會(huì)隨著振動(dòng)片上下振動(dòng)，當(dāng)然振動(dòng)頻率很快。振動(dòng)針下面要放一張圓形的復(fù)寫(xiě)紙和紙帶。那么問(wèn)題來(lái)了——復(fù)寫(xiě)紙應(yīng)該在最上面嗎？還是紙帶在最上面？我們來(lái)想一想：如果紙帶在復(fù)寫(xiě)紙上面，振動(dòng)針打在紙帶上，紙帶上只留下一排排“小坑”，會(huì)不會(huì)有顏色呢？不會(huì)，因?yàn)橥苛祟伭系膹?fù)寫(xiě)紙不直接和振動(dòng)針接觸打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，顏色會(huì)印在紙帶下面；所以實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)該把復(fù)寫(xiě)紙放在紙帶上，紙帶要穿過(guò)限位孔（皮帶扣）。振動(dòng)針振動(dòng)時(shí)，先接觸復(fù)寫(xiě)紙，再把復(fù)寫(xiě)紙上的顏料打在紙帶上，形成一連串的圓點(diǎn)。所以這個(gè)“三明治”一定要夾對(duì)（三明治——“扔手帕”）。那么，打點(diǎn)定時(shí)器該怎么供電呢？我們看到打點(diǎn)定時(shí)器上有兩個(gè)端子，這兩個(gè)端子之間的電壓是小于6伏的。但是你知道民用電的電壓是多少嗎？220V！如果直接用，就成了“打孔機(jī)”，那么怎么辦呢？我們需要一個(gè)電壓“降壓器”——變壓器，課本上叫“學(xué)生電源”。當(dāng)它的插頭插到插座上，輸入的是220v的電壓。我們可以看到它有一個(gè)旋鈕，這個(gè)旋鈕的作用就是選擇我們希望電源輸入給打點(diǎn)定時(shí)器的電壓。電磁式打點(diǎn)定時(shí)器的電壓應(yīng)該在多少伏以下呢？是6v以下。所以把旋鈕調(diào)到6v的位置。 好，那么這個(gè)儀器的輸入電壓是220v，輸出電壓是6v，所以我們就取名為“變壓器”。電磁打點(diǎn)定時(shí)器只能和變壓器配合使用，所以是白雪公主的護(hù)花使者。大家回想一下，你的手機(jī)充電器上是不是也有類(lèi)似的“大家伙”呢？
還有一種打點(diǎn)定時(shí)器叫電火花打點(diǎn)定時(shí)器（尖端放電），我們看到它黑漆漆的，短小精悍，是不是比電磁打點(diǎn)定時(shí)器小很多呢？沒(méi)錯(cuò)，電火花打點(diǎn)定時(shí)器就是打點(diǎn)定時(shí)器家族中的“黑馬王子”。為什么呢？不光因?yàn)樗呛谏模∫环矫嫠容^小巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，給人一種樸素的美感；另一方面它獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，沒(méi)有變壓器陪伴，也就是它的輸入電壓是220v，輸出電壓也是220v。同樣是“治國(guó)”——打點(diǎn)，電火花定時(shí)器就很暴躁了——電壓比較高，同學(xué)們使用時(shí)一定要注意安全，通電狀態(tài)下不要拆開(kāi)看、調(diào)墨紙。不要模仿別人物理資源網(wǎng)，看到用電磁定時(shí)器的同學(xué)拆儀器外殼，你也拆開(kāi)看看。 殊不知他們?cè)趽崦堖洌阍趽崦半娎匣ⅰ保∑鋵?shí)電火花打點(diǎn)器原理跟打火機(jī)是一樣的，我們知道打火機(jī)之所以能點(diǎn)火，就是兩根導(dǎo)線之間產(chǎn)生火花，點(diǎn)燃酒精蒸汽。電火花打點(diǎn)器也是一樣，里面有一個(gè)放電針（法術(shù)傷害），尖端可以放電。你見(jiàn)過(guò)電火花嗎？當(dāng)然見(jiàn)過(guò)，冬天脫毛衣時(shí)發(fā)出的噼里啪啦的聲音就是電火花。電火花打點(diǎn)器就是通過(guò)帶電墨水在紙帶上打出記號(hào)，先利用電能吸引輕小物體的性質(zhì)，將墨水吸引到紙帶上，再利用火花的高溫將其熨燙在上面。想想看，剛印好的紙是不是有點(diǎn)燙手呢？（洗點(diǎn)、切點(diǎn)、吹點(diǎn)一條龍服務(wù)）電火花：先吸引后熨燙：始于容貌，落于才華，忠于人品。 （接觸“電法，尖端放電”）因?yàn)榧垘г谶\(yùn)動(dòng)，所以最后出來(lái)的結(jié)果和電磁點(diǎn)陣計(jì)時(shí)器一樣，是一排小點(diǎn)。但不是指針撞擊出來(lái)的點(diǎn)。電磁的顏色是藍(lán)色；電火花的顏色是黑色。為什么會(huì)有這樣的差別呢？有的同學(xué)說(shuō)電火花點(diǎn)陣計(jì)時(shí)器的電壓比較高，是220v，所以發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，顏色不一樣。其實(shí)不然。我們看到電磁點(diǎn)陣計(jì)時(shí)器使用的是復(fù)寫(xiě)紙，也就是人們常說(shuō)的“藍(lán)印紙”，所以出來(lái)的點(diǎn)自然是藍(lán)色的。你們見(jiàn)過(guò)復(fù)寫(xiě)紙嗎？我小時(shí)候也犯過(guò)錯(cuò)，犯了錯(cuò)老師就罰我寫(xiě)字，跟你們不一樣，誰(shuí)能把一個(gè)字寫(xiě)10遍呢？10遍！那時(shí)候我們用的是方格紙，哈哈。。你們是不是也有同樣的感覺(jué)？我寫(xiě)字的時(shí)候，背面都鋪一層，兩層，三層。 當(dāng)我用盡全力的時(shí)候，背面可以打印出三個(gè)字。這是復(fù)寫(xiě)紙；而電火花點(diǎn)墨機(jī)使用的染料是碳粉盒，所以是黑色的。
介紹完點(diǎn)鐘家族的兩位成員，我們?cè)賮?lái)看看它們的一些特征量。我們看課本知道，點(diǎn)鐘的工作頻率，或者說(shuō)“工作頻率”，是50Hz。那么頻率是什么呢？我們知道男生聲音低，女生聲音高。而聲音是靠振動(dòng)產(chǎn)生的，也就是說(shuō)聲音低的振動(dòng)頻率就低，反之亦然。咦，我們看到一個(gè)同學(xué)在打瞌睡，他每10秒鐘打50次哈欠，那說(shuō)明他打哈欠的頻率很高？很高！頻率是5Hz，所以他打一次哈欠的時(shí)間為0.2s（磕頭、搗蒜、在額頭上抹點(diǎn)墨汁，就是“人造點(diǎn)鐘”）。后面我們會(huì)知道，赫茲是一位偉大物理學(xué)家的名字，我們用它作為頻率的單位，以紀(jì)念這位物理學(xué)家。 那么我們給出這樣一個(gè)關(guān)系：f=1/T，工作頻率就是打點(diǎn)周期的倒數(shù)。F是的首字母，代表頻率；而T是指完成一個(gè)重復(fù)動(dòng)作所需要的最少時(shí)間。它們之間是反比關(guān)系。同學(xué)們，把f=50Hz代入關(guān)系中，看看能不能得出周期T=0.02s。為什么頻率等于50Hz呢？這是由發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的工作頻率決定的。（打點(diǎn)定時(shí)器1秒鐘打50個(gè)點(diǎn)，示波器1秒鐘掃描50場(chǎng)，就是因?yàn)轭l率是50Hz。）格力變頻空調(diào)——一晚只需要一度電。在日本和一些西歐國(guó)家，工頻在60~70Hz之間，也就是說(shuō)我們國(guó)家生產(chǎn)的電器在這些國(guó)家是不能用上的。生活中，工頻對(duì)我們的影響也是很大的。 比如蘋(píng)果手機(jī)在美國(guó)賣(mài)，因?yàn)闆](méi)有關(guān)稅，比較便宜，所以有些人托美國(guó)朋友買(mǎi)了蘋(píng)果手機(jī)，帶回國(guó)卻發(fā)現(xiàn)不能充電。這是為什么呢？就是因?yàn)楣ゎl不一樣。所以這個(gè)一定要搞清楚，不然你心愛(ài)的手機(jī)就成了一次性的了。大家要注意，這兩個(gè)打點(diǎn)定時(shí)器用的都是交流電，那么直流電能不能用呢？比如實(shí)驗(yàn)室停電了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用，一個(gè)愛(ài)做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生說(shuō)：“老師，我去買(mǎi)個(gè)電池，插在端子之間，這樣可以嗎？”用足球明星的名字來(lái)回答，那是不行的（梅西）！因?yàn)檫@樣會(huì)變成訂書(shū)機(jī)/水龍頭斷頭臺(tái)——一次性的東西，除非你用極快的手速來(lái)回切換電池的正負(fù)極。但手動(dòng)擋肯定不如自動(dòng)擋，所以我們采用自動(dòng)控制：用交流電。
實(shí)驗(yàn)操作
參照課件+播放視頻。（先通電-打節(jié)奏？）
錯(cuò)誤分析
因?yàn)槎际怯?jì)時(shí)定時(shí)器，所以電火花定時(shí)器比電磁計(jì)時(shí)定時(shí)器更精確。為什么呢？因?yàn)槲覀冇^察電磁計(jì)時(shí)定時(shí)器工作的時(shí)候，振針是不是要一直接觸紙帶呢？雖然接觸時(shí)間很短，但只要接觸到紙帶，就會(huì)影響紙帶的運(yùn)動(dòng)。就像學(xué)生跑步的時(shí)候，如果后面總有人時(shí)不時(shí)地用繩子拉你，也會(huì)影響你跑步的速度，所以我們也要考慮紙帶的感覺(jué)；而電火花定時(shí)器幾乎沒(méi)有質(zhì)量，紙帶的運(yùn)動(dòng)可以很流暢。
我在此提醒大家兩點(diǎn)：點(diǎn)陣儀使用前需要預(yù)熱，才能達(dá)到最佳狀態(tài)，打出的點(diǎn)才會(huì)均勻穩(wěn)定。就像開(kāi)車(chē)前需要熱車(chē)一樣，運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)前也需要熱身。反例：我睡著了，突然問(wèn)點(diǎn)陣儀有幾種類(lèi)型？我問(wèn)你們心肌梗塞有幾種類(lèi)型？使用完后一定要及時(shí)拔掉電源，因?yàn)榇蠹铱吹秸n本P.19下面的小字：點(diǎn)陣儀并不是可以連續(xù)工作的儀器，和大家一樣，工作一段時(shí)間后需要休息。2012班的一群同學(xué)曾經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里跟我有過(guò)這樣的對(duì)話：“老師，我的點(diǎn)陣儀為什么會(huì)冒白煙？”我：“它連續(xù)滴答了多久了？”答：“從上課開(kāi)始就一直在滴答”我：“頭暈！”總結(jié)來(lái)說(shuō)，點(diǎn)陣儀要“早開(kāi)早關(guān)”。
最后要注意的是，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，磁帶開(kāi)頭那些比較密集的點(diǎn)要舍棄，這些點(diǎn)就像軍訓(xùn)時(shí)的“小步子”，不能體現(xiàn)隊(duì)伍前進(jìn)的規(guī)律，后面那些比較清晰的點(diǎn)就像前進(jìn)的步伐，雄健穩(wěn)健，所以才采用。
偶然誤差：用尺子分段測(cè)量位移——切莫作惡雖小，也不要累積偶然誤差，否則小錯(cuò)誤就會(huì)釀成大錯(cuò)誤。
系統(tǒng)誤差：針頭與紙帶間的摩擦使速度減慢。
4.數(shù)據(jù)處理
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們得到了一條紙帶：紙帶上有一些圓點(diǎn)（左邊密右邊疏，速度慢時(shí)密，速度快時(shí)疏）。從紙帶上我們能得到什么呢？閱讀這節(jié)課的標(biāo)題，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們的課是利用圓點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)速。那么我們?nèi)绾胃鶕?jù)這條紙帶得到物體的速度信息呢？很簡(jiǎn)單，我們先寫(xiě)出速度公式：V=x/t。我們看到有3個(gè)圓點(diǎn)，老師比較喜歡第二個(gè)圓點(diǎn)，所以我們就測(cè)一下第二個(gè)圓點(diǎn)的速度，而且是瞬時(shí)速度。中間點(diǎn)：首先我們勾勒出三個(gè)最近的鄰居（遠(yuǎn)親不如近鄰）（就像測(cè)我們中間同學(xué)的速度，我們先要找出他的兩個(gè)同桌）。三個(gè)點(diǎn)之間應(yīng)該有兩個(gè)時(shí)間間隔，我們知道打中一個(gè)點(diǎn)需要0.02s，所以?xún)蓚€(gè)時(shí)間間隔所需要的時(shí)間就是0.04s。 好了，我們得到了擊中三點(diǎn)所需要的時(shí)間間隔；那么用尺子就可以測(cè)量出三點(diǎn)之間的距離，大概是5cm左右。因此，我們得到了物體的速度V=x/t=1.25m/s。此時(shí)，同學(xué)們就有疑問(wèn)了：為什么我們算出來(lái)的是1點(diǎn)到3點(diǎn)的平均速度，但是卻變成了瞬時(shí)速度呢？是這樣的，還記得我們講速度的時(shí)候講過(guò)在什么條件下運(yùn)動(dòng)物體的平均速度等于瞬時(shí)速度嗎？有同學(xué)說(shuō)在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，二者相等。那么再一個(gè)條件是什么呢？如果滿足這個(gè)條件，二者就近似相等了。有同學(xué)說(shuō)當(dāng)△t→0的時(shí)候，也就是時(shí)間間隔趨向于0的時(shí)候，二者就相等了。我們看到1點(diǎn)到3點(diǎn)的時(shí)間間隔是0.04秒？這個(gè)0.04s其實(shí)是一個(gè)非常接近0的數(shù)字，所以我們就把平均速度換算成瞬時(shí)速度。 然后同學(xué)們說(shuō)我們承認(rèn)這個(gè)速度是平均速度，那么為什么這個(gè)瞬時(shí)速度是點(diǎn)2的速度呢？為什么不是旁邊的點(diǎn)1或者點(diǎn)3呢？因?yàn)橛幸痪湓挘骸澳憧梢酝ㄟ^(guò)你周?chē)呐笥褋?lái)判斷你是什么樣的人”，也就是所謂的“與人為伴者為紅人，與人為伴者為黑人”。所以你周?chē)c(diǎn)的平均水平也能反映出你的情況。中國(guó)數(shù)學(xué)家華羅庚先生曾經(jīng)回答過(guò)這個(gè)問(wèn)題，他寫(xiě)了一本書(shū)叫《最優(yōu)選擇法》。在這本《最優(yōu)選擇法》里，他明確地告訴我們：在做選擇的時(shí)候，我們應(yīng)該首先選擇中間位置的選項(xiàng)。為什么呢？我們不需要理解，這是經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算后得到的。（聯(lián)系《必修1.2章‘勻加速直線運(yùn)動(dòng)’》的中間矩法）邊緣點(diǎn)：
有時(shí)候點(diǎn)太密，根本分辨不清，怎么辦呢？ 就好比我要收作業(yè)，但一個(gè)一個(gè)收又太慢，怎么辦呢？ 先讓組長(zhǎng)把他組的作業(yè)收好，然后一組一組地遞給我，我收一次就能得到一組作業(yè)本了。 處理點(diǎn)跡線也是一樣，我把所有用點(diǎn)計(jì)時(shí)器標(biāo)記的點(diǎn)都叫做“計(jì)時(shí)點(diǎn)”——它們可以記錄時(shí)間：0.02s，就好比每個(gè)學(xué)生寫(xiě)的作業(yè)；而用“五點(diǎn)抽樣”的方法，每5個(gè)點(diǎn)（每4個(gè)點(diǎn)）標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，叫做一個(gè)“計(jì)數(shù)點(diǎn)”，就好比從5個(gè)學(xué)生中選出一個(gè)組長(zhǎng)。那么這個(gè)組長(zhǎng)手里的作業(yè)就是5個(gè)人的作業(yè)，所以計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔也就是5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔，也就是：5×0.02s=0.1s。
做事時(shí)問(wèn)問(wèn)題
現(xiàn)在就讓學(xué)生自己動(dòng)手操作一下，在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們注意快速和緩慢拖動(dòng)紙帶時(shí)，圓點(diǎn)的間距是否有差異。
另外我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紙帶快速拖動(dòng)時(shí)，點(diǎn)之間的距離特別大，當(dāng)紙帶緩慢拖動(dòng)時(shí)，點(diǎn)之間的距離更小。結(jié)合公式：s=vt可以理解這個(gè)現(xiàn)象。點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)間隔為0.02s。當(dāng)我們快速拖動(dòng)紙帶時(shí)，速度v很快，導(dǎo)致點(diǎn)之間的距離很大，點(diǎn)很稀疏。相反，當(dāng)紙帶緩慢拖動(dòng)時(shí)，點(diǎn)就比較密集。
處理圖像
介紹如何擬合圖形線：“順勢(shì)、平滑”。
順勢(shì)而為：尋找未來(lái)的趨勢(shì)；
平滑：不要把所有責(zé)任都推卸給別人，也不要把它弄成曲線或者折線。而是要學(xué)習(xí)星光大道，去掉無(wú)效數(shù)據(jù)——“最高分”、“最低分”，去掉那些不合適的點(diǎn)，你的腰椎間盤(pán)為什么突出？然后求出平均值。
芯線：均勻→直線；
勻速→平線；
勻加速→斜線。