Simone请问电火花打点计时器原理?
的有关信息介绍如下：
当物体做直线运动时，其位移在不断地发生变化。物体位移变化得快慢（速度）如何？物体速度变化得快慢（加速度）又如何？要想弄清楚这些问题，就要测量物体运动的时间与位移。时间我们可以用秒表来测量，位移我们可以用刻度尺。但是，当物体速度比较大的时候，单位时间内物体运动的距离很大，掐表我们未必能够掐得准，位移也未必能够准确地定位到，这样的话误差就比较大了。
为了细致地研究物体运动状态的变化，我们需要一个能够记录很短时间间隔的计时工具——打点计时器。打点计时器是一种记录物体运动位移和时间信息的仪器。打点计时器通过在纸带上打出一些列的点来记录物体运动信息。常见的打点计时器有两种，一种是电磁打点计时器，另一种是电火花打点计时器。
如果把纸带和运动的物体连接在一起，打点计时器便在纸带上打下一系列的点。这些点既记录了运动物体在不同时刻的位置，也记录了相应的时间。通过对纸带上点之间距离的研究，可以了解物体的运动情况。
【工作电压】电火花打点计时器使用的是 的交流电源。
【打点原理】≈打印机
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。
【阻力如何】电火花打点计时器不需要接触式的打点，因此减小了一部分对纸带的摩擦阻力。
【工作电压】电磁打点计时器使用的是低压交流电源，工作电压在 之间。
【打点原理】≈缝纫机（打桩机）
电磁打点计时器的内部结构如下图 所示。通电时，钢质簧片就被线圈磁化。
① 当线圈中的交流电为正半轴时，电流方向就是如下图 所示，根据右手螺旋定则，簧片的右端为 极。永磁体的磁场使得簧片向下运动，振针就在纸带上打出一个点。
② 当线圈中的交流电为负半轴时，电流方向就是如下图 所示，根据右手螺旋定则，簧片的右端为 极。永磁体的磁场就使得簧片向上运动。
如此反复作用，簧片就振动起来，振针每隔0.02s在纸带上打出一个清晰的点。因此，每两个点之间的时间间隔就是交流电的一个周期。于是，当电源的频率是 时，电磁打点计时器就每隔0.02s打一个点。
【阻力如何】电磁式打点计时器中振针与纸带之间摩擦的阻力比较大，就像是一个打桩机。
电火花打点计时器与电磁打点计时器的计时原理基本相同。当电源的频率是 时，每隔0.02s打一个点。
【电火花打点计时器】按下开关，电火花计时器就按照交流电频率火花放电，于是在纸带上打出一些列的点，而且在交流电每个周期放电一次，因此打出两个点之间的时间间隔也等于交流电的周期。
【电磁打点计时器】交流电中电流方向随着时间作周期性变化，进而导致带电线圈的磁极方向也作周期性变化，进而再导致簧片也作周期性变化。簧片的周期性变化又带动振针反复振动。所以，振针每隔0.02s在纸带上打出一个清晰的点。因此，每两个点之间的时间间隔就是交流电的一个周期。
① 从靠后的位置开始取点
为啥一开始有的点不算数呢？因为一开始物体的速度比较小，所以单位时间内的位移也比较小。纸带上一开始的点打得就很密集，这样的话不好测量。所以取点一般从稍微靠后的位置开始取点。
② 间隔取点
间隔取点可以很好地减小误差。一般情况下，“每隔四个点取一个计数点”，“每五个点取一个计数点”，“两个计数点之间有四个点未画出”。这样的话比较合理，物体走过两个相邻的计数点所消耗的时间就是 。到时候咱们算 的时候计算量也会小点。
打点计时器的考题说白了还是在考察匀变速直线运动中几个基本公式的变式运用。“天下武功，唯快不破。”
①
②
③ （大全套，啥都有！）
④
⑤
纸带上打好点以后，我们可以根据纸带上的点是否满足 来判断物体是否做的是匀变速直线运动。那么，物体作匀变速直线运动的方向如何呢？纸带上打点的先后方向与物体的运动方向相反。比如说，小车是往左边跑的，那么纸带上的点就是往右边打的。
【平均速度】
解释：根据平均速度的表达式，有 ，即平均速度 就等于某段位移 除以这段位移所用的时间 。比如， 段的平均速度就等于 段的位移除以 段所用的时间。那么， 段的位移是多少呢？ 。那么， 段的时间又是多少呢？从 点到， 点一共有几个间隔？从 点到 点一共有 个间隔，如果一个间隔耗时是 的话，那么 个间隔的耗时就是 。
所以， 段的平均速度
【中间点速度】
解释：中间点指的是什么呢？中间点指的是一段纸带上除了第一个点和最后一个点以外的所有点。中间点的速度该怎么求呢？在纸带的中间找一个点，直接求这个点的瞬时速度是很难处理的。而在匀变速直线运动中，中间时刻速度 等于平均速度 ，即 。所以，我们可以把中间点的瞬时速度 给转化为一段位移的中间时刻速度 ，进而转化为一段位移的平均速度 。好，我们来看看，按照刚才说的思路，假如说要求 点的瞬时速度，我们应该如何处理呢？ 点是哪一段位移的中间时刻点呢？ 点是 这一段位移的中间时刻点，而 这一段位移的中间时刻点的速度又等于 这一段位移的平均速度。求 的平均速度就好办了， ， 之间有两个间隔，所以 的耗时就是 。那么， 。
所以， 点是 点和 点中间的点， 点的瞬时速度
【端点速度】
解释：端点指的是什么呢？端点指的是一段纸带上的第一个点和最后一个点。 指的是紧紧贴着端点的一段位移，即离端点最近的一段位移。 指的是紧紧贴着 的一段位移，即和端点隔了一段位移的一段位移。举个例子！
点是整条纸带的端点（第一个点）， 就是紧紧贴着 点的一段位移 ， 指的是紧紧贴着 的一段位移 ，所以， ；
点是整条纸带的端点（最后一个点）， 就是紧紧贴着 点的一段位移 ， 指的是紧紧贴着 的一段位移 ，所以， 。
（端点速度的公式还是很好用的！直接记住，考试直接用，能够省去很多推导的时间。）
端点速度 的证明过程如下：
证明方法①： 在 点的左边打一个点 点， 也是物体在一个周期内运动的距离，假设距离为 。匀变速直线运动中，任意两个连续相等的时间间隔内位移之差也相等，所以 。所以端点 的速度就是 。
证明方法②： 匀变速直线运动中，中间时刻的速度等于平均速度。其中， 段中间时刻的速度 ， 段平均速度 。所以， ，即 。所以， ，而 ，所以 。
证明方法③： 。
【加速度】①中间劈开，②末减初，③除以 。（ ）
解释：计算加速度的核心步骤就三步。
①第一步，中间劈开就是把纸带从中间劈开分成两段，如果是偶数段就从最中间的点开始劈，如果是奇数段就把最中间的一段给劈没。
②第二步，末减初就是用后面的位移减去前面的位移，得到位移差。刚才咱们不是把纸带劈成了两段嘛，碎纸两段，前面的（初段）是一段，后面的（末段）是一段。
③第三步，除以 ，意思就是用刚才得到的位移差除以 。那这个 到底等于多少呢？ 的计算方法就是用后面的（末段）角标之和减去前面的（初段）角标之和，得到的差就是 。
证明：根据 ，有
……①
……②
……③
……④
接着来变一变魔术，不要眨眼睛哦！问你， 我们用①式加②式可以得到 。问你， 我们用①式加②式加③式可以得到 。问你， 我们用①式加②式加③式加④式可以得到 。进一步来说，运用数学归纳法，不难得到 ，即 。这里的 和 是一组，只有两段，那如果有很多段怎么办呢？我们相加就可以了！这样就能得到 了，其中 里面包含着好几段， 里面也包含着好几段。
优势：如此一来，可以减小多次计算带来的误差、放大测量距离和采用多组数据可以减小测量带来的偶然误差、分母由 变为 可以减小相对误差。下面举例演示一下~
例子①： 如果各段位移 全都知道，那么 ；（①偶数段就从最中间的点开始劈，把纸带分成前一段 和后一段 ，②用后一段 位移减去前一段 位移，得到位移差就是 ，③再除以前后段角标之差 倍的 ，所以 ）
例子②： 如果只知道 而末端 不知道，那么 ；（①奇数段就把最中间的一段 给劈没，把纸带分成前一段 和后一段 ，②用后一段 位移减去前一段 位移，得到位移差就是 ，③再除以前后段角标之差 倍的 ，所以 ）
例子③： 如果只知道 而末端 和 不知道，那么 ；（①偶数段就从最中间的点开始劈，把纸带分成前一段 和后一段 ，②用后一段 位移减去前一段 位移，得到位移差就是 ，③再除以前后段角标之差 倍的 ，所以 ）
例子④： 如果只知道 和 ，那么 。（①偶数段就从最中间的点开始劈，把纸带分成前一段 和后一段 ，②用后一段 位移减去前一段 位移，得到位移差就是 ，③再除以前后段角标之差 倍的 ，所以 ）
①【单位厘米转米】
题目中给出的纸带上面的距离一般单位都是厘米 ，而要填的空，比如速度 和加速度 的单位一般是 。所以，我们需要把厘米 给换算称为米 ， 。
②【时间间隔的含义】
上述讲的这些公式中时间间隔 指的都是两个计数点之间的时间间隔，而不是实际点之间的时间间隔。比如“图中每相邻两个计数点间还有四个打点计时器打下的点未画出”，这就意味着 。 指的是两个计数点之间的时间间隔， 指的是两个实际点之间的时间间隔。
③【有效数字】
有效数字就是从第一个非零的数字开始往后数，数几位就有几位的有效数字。比如， 就有两位有效数字， 只有一位有效数字，而 就有两位有效数字。
如下列图所示，一张照片里面有一个物体摆成了一连串的姿势，这就是频闪照片。在暗室里，如果有一个光源以一定的频率来闪光，每闪光一次，物体就被照亮了，物体就被“照”进了照片里。每隔一定的时间间隔就闪一次，那么每一次闪光时物体所处的位置也就记录在了照片上。电子频闪灯可以不断地闪光，闪光频率越高，底片的曝光次数越多，在照片上出现影像的次数也越多。
我们可以把频闪照片类比成打点计时器，物体在照片上的位置变化就像打点计时器打点一样。
光电计时系统由光电门和数字计时器构成。用光电门和计时器就能够记录物体（挡光片）挡住红外线的时间信息，然后再进行计算就能够求出物体的速度啦！比起打点计时器，光电计时系统不需要跟物体发生直接接触，这样就能够大大减小摩擦的影响。
光电门一侧能够发出红外光，另一侧能够接受红外光。当光线被物体（挡光片）开始遮挡的时候开始计时；当物体（挡光片）离开光电门的时候停止计时。那么这一段时间间隔 就被记录下来了。所以，我们能够计算出平均速度 。其中，如果 时间间隔足够短，那么平均速度 就可以认为是瞬时速度 。
【例题】（ 年安徽卷第 题， ）已知 为同一直线上的四点， 间的距离为 ， 间的距离为 ，一物体自 点由静止出发，沿此直线做匀速运动，依次经过 三点，已知物体通过 段与 段所用的时间相等。求滑块 与 的距离。
【思路】将等时间间隔的分段运动上面的点给看成是打点计时器中纸带上的点，那么打点计时器测量原理中的推论就可以直接使用了。（纸带法）
【解答】如上图所示，既然物体通过 段与 段所用的时间相等，那么我们可以运用打点计时器中的测量原理，将 视为一条纸带。根据我们前面推导的【中间点速度】 、【端点速度】 和【加速度】 ，不难计算出 点、 点和 点的瞬时速度以及物体的加速度 。
端点 点的速度
中间点 点的速度
端点 点的速度
物体的加速度
我们假设 的距离为 ，根据 ，可得
茅塞顿开、拨云见日、醍醐灌顶、恍然大悟、沁人心脾、大快人心、痛快淋漓、拍手称快……爽！
【例题】（ 年西北大学附中高一期中）如图所示的平潭海峡公铁两用大桥是世界上最长的跨海公铁两用大桥，其中元洪航道桥的三根桥墩分别用 表示，间距分别为 、 。一列高速列车匀加速通过元洪航道桥，车头经过 和 的时间分别为 和 ，则这列高速列车经过元洪航道桥的加速度大小约为( )
【思路】依次求出两段的平均速度，再根据匀变速直线运动中的平均速度等于瞬时速度，所以就能得到两段各自的中间时刻速度。那么，加速度就等于速度变化量除以相应的时间。（ ）
【解答】
高速列车在 段的平均速度为 ，
在 段的平均速度 ，
根据匀变速直线运动的平均速度 等于中间时刻的瞬时速度 ，可知 ， 正确。
