電火花計(jì)時(shí)器與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的比較
這兩種計(jì)時(shí)器的共同特點(diǎn)是在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)物體的“時(shí)空”分部信息,計(jì)時(shí)基準(zhǔn)都是0.02秒,因而有相同的數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)整理分析方法,并可與斜面小車及軌道小車等配...[查看全部]
遠(yuǎn)古的人類通過對日月星辰和一年四季變化的觀察,逐漸產(chǎn)生了時(shí)間的概念。對時(shí)間概念的認(rèn)識(shí)和探究伴隨了整個(gè)人類的發(fā)展歷史。時(shí)間同長度一樣,也是客觀存在的一種量,然而時(shí)間是看不見、摸不著的。隨著人類社會(huì)科技水平的提高,人們所掌握的計(jì)時(shí)方法也在不斷改進(jìn)。
就時(shí)間的很多屬性而言,人類最先掌握的就是計(jì)算時(shí)間的方法。既然時(shí)間是一種持續(xù)、有序的運(yùn)動(dòng)過程,那么,我們就可以用測量物體的運(yùn)動(dòng)變化過程來代表測量時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。而這樣的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)過程,要求盡量均勻和持續(xù)不斷。例如均勻滴下的水滴、緩慢燃燒的香、原子的振蕩等等,都可以用計(jì)量時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。
測量物體日影在一天當(dāng)中的變化,是最早為人們所掌握的計(jì)時(shí)方法。作為地球自轉(zhuǎn)的反映,太陽日復(fù)一日的東升西落,由此產(chǎn)生了地球上物體的影子的移動(dòng)。早期人類通過觀察這個(gè)自然現(xiàn)象產(chǎn)生了時(shí)間觀念,并逐漸學(xué)會(huì)了計(jì)算時(shí)間。物體日影的變化移動(dòng)過程在這里被人們用作計(jì)量時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。簡單的說,即通過觀察物體影子長短或者移動(dòng)過程來計(jì)算時(shí)間,這就是光影計(jì)時(shí)原理。這一原理相對簡單,計(jì)量工具也不復(fù)雜,所以最先被人類掌握。
根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)出的計(jì)時(shí)工具一般通稱為太陽鐘,具體包括圭表和日晷等計(jì)時(shí)工具。
圭表由“圭”和“表”兩個(gè)部件組成,直立于平地上測日影的標(biāo)桿和石柱,叫做“表”;正南正北方向平放的測定表影長度的刻板,叫做“圭”。通過“表”在“圭”上投影的長短來確定時(shí)間。在成書于周代的古代典籍《周禮》中就有關(guān)于使用土圭的記載,可見圭表的歷史相當(dāng)久遠(yuǎn)。
日晷也是通過觀測日影計(jì)時(shí)的儀器,通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫“晷針”,垂直地穿過圓盤中心,起著圭表中立竿的作用,因此,晷針又叫“表”。石制的圓盤叫做“晷面”,安放在石臺(tái)上,呈南高北低,使晷面平行于赤道面,這樣,晷針的上端正好指向北天極,下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻劃出12個(gè)大格,每個(gè)大格代表兩個(gè)小時(shí)。當(dāng)太陽光照在日晷
... 查看全文在實(shí)驗(yàn)中,我們可以用秒表和刻度尺來分別測量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移。但當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度過大時(shí),測量誤差就較大。這時(shí)我們可使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來減小實(shí)驗(yàn)誤差。
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測量時(shí)間的工具,如果運(yùn)動(dòng)物體帶動(dòng)的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,在紙帶上打下的點(diǎn)就記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,紙帶上的點(diǎn)也相應(yīng)地表示出了運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置,研究紙帶上的各點(diǎn)間的間隔,就可分析物體的運(yùn)動(dòng)狀況。
電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是我們常見的兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,下面就幾個(gè)方面作簡單介紹。
利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點(diǎn)而顯出點(diǎn)跡的一種計(jì)時(shí)儀器。給電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接220V電源,按下脈沖輸出開關(guān),計(jì)時(shí)器發(fā)出脈沖電流,接正極的放電針和墨粉紙盤接到負(fù)極的紙盤軸,產(chǎn)生火花放電,于是在紙帶上打出一系列的點(diǎn),而且在交流電的每個(gè)周期放電一次,因此電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)間的時(shí)間間隔等于交流電的周期。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一次點(diǎn)。
當(dāng)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的線圈通電后,線圈產(chǎn)生磁場,線圈中的振片被磁化,振片在永久磁鐵磁場的作用下向上或向下運(yùn)動(dòng),而且在交流電的每個(gè)周期完成一次振動(dòng),在一個(gè)周期內(nèi)打點(diǎn)一次,即每兩個(gè)點(diǎn)間的時(shí)間間隔等于交流電的周期。當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí),它每隔0.02s打一次點(diǎn)。
這兩種計(jì)時(shí)器的共同點(diǎn)是在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)物體的“時(shí)一空”分布信息,計(jì)時(shí)基準(zhǔn)都是取自家用電的周期,在我國每兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s,因而有相同的數(shù)據(jù)采集方法與數(shù)據(jù)整理分析方法,但在某些方面仍有很大區(qū)別。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí),它的打點(diǎn)針對運(yùn)動(dòng)中的紙帶產(chǎn)生沖擊和摩擦,干擾了紙帶的運(yùn)動(dòng),也影響了振針的運(yùn)動(dòng),故實(shí)驗(yàn)誤差較大。而電火花計(jì)時(shí)器采用高壓脈沖放電,放電針與紙帶不接觸,不干擾紙帶的運(yùn)動(dòng),故誤差很小。
使用電磁打
... 查看全文自閉癥學(xué)生存在視覺發(fā)展方面的優(yōu)勢,教師可以利用計(jì)時(shí)器來提高學(xué)生的安坐能力,提升學(xué)生的等待能力,增強(qiáng)學(xué)生的時(shí)間意識(shí)和訓(xùn)練學(xué)生的注意力。教師在運(yùn)用計(jì)時(shí)器的過程中要注意選擇學(xué)生喜歡的計(jì)時(shí)器,明確使用計(jì)時(shí)器的目的,循序漸進(jìn)地使用計(jì)時(shí)器,同時(shí)調(diào)動(dòng)家長的積極性,才能充分發(fā)揮計(jì)時(shí)器的作用,促進(jìn)自閉癥學(xué)生更好地發(fā)展。
自閉癥學(xué)生對視覺信息的處理要優(yōu)于聽覺信息和語言信息,他們在視覺訊息處理方面存在優(yōu)勢。自閉癥學(xué)生喜歡看圖片、圖像和實(shí)物等,他們往往通過視覺圖像了解外界事物,學(xué)習(xí)做事情的方法,明白一些他們通過語言無法理解的事情。
由于自身發(fā)展的障礙,自閉癥學(xué)生在課堂教學(xué)中會(huì)出現(xiàn)一些常見的問題:無法安靜地坐在自己的座位上,喜歡尖叫或到處走動(dòng);沒有耐心等待輪流,遇到自己喜歡的事物,會(huì)爭搶或者哭鬧;注意力容易轉(zhuǎn)移,很難專注教學(xué)內(nèi)容;沒有時(shí)間概念,教師規(guī)定的時(shí)間要完成的事情,往往因?yàn)椴焕斫庖?guī)定的時(shí)間是多久,而不能及時(shí)完成,有時(shí)還會(huì)因?yàn)椴辉敢饨Y(jié)束任務(wù)而出現(xiàn)情緒問題……
在平時(shí)的工作中,研究者發(fā)現(xiàn):自閉癥學(xué)生喜歡不同形狀的計(jì)時(shí)器,他們喜歡盯著計(jì)時(shí)器的秒針、分針和時(shí)針專注地觀看,喜歡聽計(jì)時(shí)器在規(guī)定的時(shí)間到時(shí)所發(fā)出的不同聲音;有些學(xué)生特別喜歡沙漏計(jì)時(shí)器,他們喜歡看著沙漏慢慢地漏,直到沙子全部漏下。所以,研究者嘗試?yán)米蚤]癥學(xué)生的視覺優(yōu)勢,將計(jì)時(shí)器運(yùn)用到教學(xué)中來處理學(xué)生的行為問題,訓(xùn)練學(xué)生良好的常規(guī),提高課堂教學(xué)效果。
對于一些興奮型的自閉癥學(xué)生,很難讓他們安靜地坐在座位上,特別是坐一節(jié)課,對于他們來說是一件非常困難的事情。教師可以利用計(jì)時(shí)器來訓(xùn)練他們的安坐意識(shí),提高他們的安坐能力。教師利用學(xué)生喜歡的計(jì)時(shí)器類型,在課前五分鐘訓(xùn)練學(xué)生的安坐能力。一開始,教師先把計(jì)時(shí)器設(shè)置成倒計(jì)時(shí)十秒,然后輔助學(xué)生把手放在背后坐好。學(xué)生看著自己喜歡的計(jì)時(shí)器秒針
... 查看全文這兩種計(jì)時(shí)器的共同特點(diǎn)是在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)物體的“時(shí)空”分部信息,計(jì)時(shí)基準(zhǔn)都是0.02秒,因而有相同的數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)整理分析方法,并可與斜面小車及軌道小車等配套使用,但可靠性,準(zhǔn)確性以及課時(shí)利用率等方面,則有很大差別。
電火花計(jì)時(shí)器利用高壓脈沖火花放電的干擾當(dāng)電火花計(jì)時(shí)器成功地克服了電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的缺點(diǎn)。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針對運(yùn)動(dòng)中的紙帶產(chǎn)生沖擊和摩擦,干擾了紙帶的運(yùn)動(dòng),這在自由落體實(shí)驗(yàn)中尤為顯著。放點(diǎn)針與紙帶沒有接觸,因而不會(huì)干擾紙帶運(yùn)動(dòng)。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)周期會(huì)受到運(yùn)動(dòng)紙帶紙帶靜止時(shí)若電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)適當(dāng),打點(diǎn)的等時(shí)性得到保證。但是,當(dāng)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí),受到打點(diǎn)針沖擊作用的紙帶對振子也生生反作用,從而影響到打點(diǎn)時(shí)相位產(chǎn)生顯著漂移。
使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),對打點(diǎn)相位的調(diào)節(jié),常常是師生難以掌握的技術(shù)難點(diǎn);即使耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力調(diào)節(jié),也常常難以調(diào)好,從而降低了工作的可靠性,減低了實(shí)驗(yàn)的置信度和課時(shí)利用率。
使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)由于不需要上述調(diào)節(jié),學(xué)生一般可在3-5秒內(nèi)便能采集到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從而可使學(xué)生的精力集中到控制實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件,以及研究分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律上去。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用中是沒有安全問題的。電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器長期不能在教學(xué)中使用的關(guān)鍵問題之一就是安全問題。可現(xiàn)在我們采用了一種與電場描繪及傳真記錄相類似的微電流轉(zhuǎn)印方法,其電壓雖然高達(dá)3萬伏,但電流控制在200微安以下,從而解決了使用電火花計(jì)時(shí)器的安全問題。
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種低成本教學(xué)儀器,它的價(jià)格和實(shí)驗(yàn)消耗比較低。而電火花計(jì)時(shí)器在上世紀(jì)八十年代初,與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的價(jià)格比在10:1以上,耗材比在50:1以上經(jīng)過長期研究改進(jìn),我們終于在充放電上都利用市電的相位信息,使電路大為簡化使兩種產(chǎn)品的價(jià)格比低于2:1。由于電火
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