潘海林
古代人測(cè)量時(shí)間用的工具有日晷、沙漏、漏壺等;原始人用畫(huà)線記錄每一天;生活中人們也常憑借脈搏跳動(dòng)、太陽(yáng)的位置來(lái)估測(cè)時(shí)間;對(duì)于某些具有重復(fù)性且每次發(fā)生時(shí)間都相同的運(yùn)動(dòng),人們可以測(cè)量出完成多次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.記下重復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù),即可算出每次運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間.在物理實(shí)驗(yàn)室和體育課中用來(lái)測(cè)量時(shí)間的工具是秒表.
時(shí)間的國(guó)際單位是秒,符號(hào)是s,常用的單位還有小時(shí)、分等.換算關(guān)系式是
1h=60min,1min=60s.
下面介紹如何正確使用秒表(機(jī)械秒表和電子秒表).
一、機(jī)械秒表
機(jī)械秒表是測(cè)量時(shí)間的常用儀表,機(jī)械秒表表盤(pán)上有長(zhǎng)針和短針兩個(gè)表針,如圖1所示,秒針轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間通常有30s和60s兩種,常用的秒表分度值也有兩種,一種是0.2s,另一種是0.1s.秒表上端的按鈕是用來(lái)旋緊發(fā)條和控制表針轉(zhuǎn)動(dòng)的.
1.機(jī)械秒表的使用方法
在實(shí)驗(yàn)室中常用機(jī)械秒表來(lái)測(cè)量時(shí)間.使用時(shí),先按下歸零按鈕,使秒針指在“0”處,再按動(dòng)秒針控制按鈕開(kāi)始計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí),要按動(dòng)秒針控制按鈕,這時(shí)秒針會(huì)停在最后計(jì)時(shí)處,最后讀出表上指針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的時(shí)間值,即測(cè)量值.可簡(jiǎn)記為“一調(diào)、二按、三停、四讀”.
2.機(jī)械秒表的正確讀數(shù)
機(jī)械秒表長(zhǎng)針表示的時(shí)間單位是秒(s),短針表示的是分鐘(min),讀數(shù)時(shí)應(yīng)按先?。ū肀P(pán))后大(表盤(pán))的順序.
例題 讀出圖2中機(jī)械秒表的讀數(shù).
答案 99.8s.
3.使用秒表的注意事項(xiàng)
①使用前先上緊發(fā)條,但不宜過(guò)緊,以免損壞發(fā)條.
②按表不要用力過(guò)猛,以免損壞機(jī)件;通常按鈕先向下按到秒表即將產(chǎn)生動(dòng)作的位置,當(dāng)需要產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)立即再下按,以提高計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性.
③回表后,如秒針不指零,應(yīng)記下其數(shù)值(零點(diǎn)讀數(shù),指針過(guò)零點(diǎn)其值為正,指針不到零點(diǎn)其值為負(fù)),實(shí)驗(yàn)后從測(cè)量值中將其減去.
④要注意防止摔碰秒表,不使用時(shí)應(yīng)將其放回盒內(nèi),并讓其繼續(xù)走動(dòng),以放松發(fā)條.
有的秒表在按鈕左側(cè)有一個(gè)弧形的制動(dòng)裝置,把這個(gè)裝置往上推,就停止,再往下推,表針又繼續(xù)走動(dòng),這樣可以直接測(cè)出幾次時(shí)間累加數(shù)值.
4.使用秒表的誤差來(lái)源
①秒針的初時(shí)刻不在0秒的位置;
②操作時(shí),手按按鈕有超前和滯后的情況;
③當(dāng)被測(cè)對(duì)象為運(yùn)動(dòng)物體時(shí),判斷位置時(shí)有誤差,比如測(cè)量單擺的周期,對(duì)平衡點(diǎn)的位置判斷有誤.
測(cè)量時(shí)對(duì)第①種情況,只要在讀數(shù)時(shí)減去初讀數(shù)即可;而對(duì)第②、③種情況應(yīng)特別注意,需要反復(fù)訓(xùn)練、多次測(cè)量才能有效地減少這種偶然誤差.
另外,誤差是指測(cè)量值和真實(shí)值之間的差異,錯(cuò)誤是由于不遵守測(cè)量?jī)x器的使用規(guī)則和讀取、記錄測(cè)量結(jié)果時(shí)粗心等原因造成的,二者是不同的.
測(cè)量產(chǎn)生誤差主要有兩個(gè)原因:一與測(cè)量者有關(guān),在測(cè)量時(shí),即使估讀到分度值的下一位,由于眼睛不可能估讀得非常準(zhǔn)確,測(cè)得的數(shù)值和真實(shí)值間也必然存在差異;二與測(cè)量?jī)x器有關(guān),測(cè)量的儀器不可能制造得十分精確,環(huán)境的溫度、濕度對(duì)測(cè)量?jī)x器也有影響,所以任何測(cè)量都有誤差.誤差是不可能消除的,但可以通過(guò)精密測(cè)量工具、改進(jìn)測(cè)量方法和提高人的測(cè)量水平來(lái)減少誤差,而在測(cè)量工具已經(jīng)確定的情況下,多次測(cè)量求平均值是有效地減小誤差的方法.
二、電子秒表
電子秒表是一種較先進(jìn)的電子計(jì)時(shí)器,目前國(guó)產(chǎn)的電子秒表一般都采用6位液晶數(shù)字顯示時(shí)間.電子秒表的使用功能比機(jī)械秒表要多,不僅能顯示分、秒,還能顯示時(shí)、日、月及星期,并且有1/l00s的功能.電子秒表連續(xù)累計(jì)時(shí)間為59min59.99s,可讀到1/l00s,平均誤差±0.5s.具有顯示直觀、讀取方便、功能多等優(yōu)點(diǎn).
電子秒表配有三個(gè)按鈕,如圖3所示.圖中為秒表按鈕、功能變換按鈕和調(diào)整按鈕,基本顯示的計(jì)時(shí)狀態(tài)為“時(shí)”“分”“秒”.
1.電子秒表的基本使用方法
①記錄一個(gè)時(shí)間:在計(jì)時(shí)器顯示的情況下,按MODE鍵選擇,即可出現(xiàn)秒表功能.按一下START/STOP按鈕開(kāi)始自動(dòng)計(jì)秒,再按一下停止計(jì)秒,顯示出所計(jì)數(shù)據(jù).按LAP/RESET鍵,則自動(dòng)復(fù)零.
②記錄多個(gè)時(shí)間:若要記錄多個(gè)物體同時(shí)出發(fā),但不同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),可采用多計(jì)時(shí)功能方式(具體可記錄數(shù)量以表的說(shuō)明書(shū)介紹為準(zhǔn)).即首先在秒表狀態(tài)下按START/STOP開(kāi)始,秒表開(kāi)始自動(dòng)計(jì)秒,待物體到達(dá)終點(diǎn)時(shí)按一下LAP/RESET,則顯示不同物體的計(jì)秒數(shù)停止,并顯示在屏幕上方.此時(shí)秒表仍在記錄,內(nèi)部電路仍在繼續(xù)為后面的物體累積計(jì)秒.全部物體記錄完成后正常停表按RECALL可進(jìn)入查看前面的記錄情況,上下翻動(dòng)可用START/STOP和LAP/RESET兩個(gè)鍵.
③時(shí)間、日期的調(diào)整:若需要進(jìn)行時(shí)刻和日期的校正與調(diào)整,可按MODE鍵,待顯示時(shí)、分、秒的計(jì)秒數(shù)字時(shí),按住RECALL鍵2秒后見(jiàn)數(shù)字閃爍即可選擇調(diào)整,直到顯示出所需要調(diào)整的正確秒數(shù)時(shí)為止,再按下RECALL鍵.
2.電子秒表的讀數(shù)
電子秒表顯示的時(shí)間的單位分別是:0:00 00 00(分別表示小時(shí)、分、秒、1/100秒),讀數(shù)時(shí)從左往右讀.
電子秒表走時(shí)比機(jī)械秒表更加準(zhǔn)確,其分度值一般為0.01s,但因?yàn)槭謩?dòng)按表的誤差一般在0.1~0.2s之間,所以電子秒表上0.01s的讀數(shù)意義是不大的.
3.使用注意事項(xiàng)
①使用前一定要進(jìn)行驗(yàn)表,主要看按鍵是否有問(wèn)題,記錄的時(shí)間是否準(zhǔn)確.
②使用時(shí),用拇指指關(guān)節(jié)或用食指第二指關(guān)節(jié)扣住按鍵,并將秒表靠貼自己的胸部,不在任何的擺臂動(dòng)作中完成按鍵.
③按鍵時(shí)盡量用正確的角度和適合的力量,不要在按鈕的邊緣或斜角度按,避免卡住或損壞按鈕.
④計(jì)時(shí)開(kāi)啟后不要將秒表掛在脖子上或放在口袋內(nèi)跑動(dòng),防止在跑的過(guò)程中秒表按鍵與身體相碰,造成意外的停止或開(kāi)啟.