潘海林
古代人测量时间用的工具有日晷、沙漏、漏壶等;原始人用画线记录每一天;生活中人们也常凭借脉搏跳动、太阳的位置来估测时间;对于某些具有重复性且每次发生时间都相同的运动,人们可以测量出完成多次运动的时间.记下重复运动的次数,即可算出每次运动经历的时间.在物理实验室和体育课中用来测量时间的工具是秒表.
时间的国际单位是秒,符号是s,常用的单位还有小时、分等.换算关系式是
1h=60min,1min=60s.
下面介绍如何正确使用秒表(机械秒表和电子秒表).
一、机械秒表
机械秒表是测量时间的常用仪表,机械秒表表盘上有长针和短针两个表针,如图1所示,秒针转一圈的时间通常有30s和60s两种,常用的秒表分度值也有两种,一种是0.2s,另一种是0.1s.秒表上端的按钮是用来旋紧发条和控制表针转动的.
1.机械秒表的使用方法
在实验室中常用机械秒表来测量时间.使用时,先按下归零按钮,使秒针指在“0”处,再按动秒针控制按钮开始计时,计时结束时,要按动秒针控制按钮,这时秒针会停在最后计时处,最后读出表上指针所对应的时间值,即测量值.可简记为“一调、二按、三停、四读”.
2.机械秒表的正确读数
机械秒表长针表示的时间单位是秒(s),短针表示的是分钟(min),读数时应按先小(表盘)后大(表盘)的顺序.
例题 读出图2中机械秒表的读数.
答案 99.8s.
3.使用秒表的注意事项
①使用前先上紧发条,但不宜过紧,以免损坏发条.
②按表不要用力过猛,以免损坏机件;通常按钮先向下按到秒表即将产生动作的位置,当需要产生动作时立即再下按,以提高计时的准确性.
③回表后,如秒针不指零,应记下其数值(零点读数,指针过零点其值为正,指针不到零点其值为负),实验后从测量值中将其减去.
④要注意防止摔碰秒表,不使用时应将其放回盒内,并让其继续走动,以放松发条.
有的秒表在按钮左侧有一个弧形的制动装置,把这个装置往上推,就停止,再往下推,表针又继续走动,这样可以直接测出几次时间累加数值.
4.使用秒表的误差来源
①秒针的初时刻不在0秒的位置;
②操作时,手按按钮有超前和滞后的情况;
③当被测对象为运动物体时,判断位置时有误差,比如测量单摆的周期,对平衡点的位置判断有误.
测量时对第①种情况,只要在读数时减去初读数即可;而对第②、③种情况应特别注意,需要反复训练、多次测量才能有效地减少这种偶然误差.
另外,误差是指测量值和真实值之间的差异,错误是由于不遵守测量仪器的使用规则和读取、记录测量结果时粗心等原因造成的,二者是不同的.
测量产生误差主要有两个原因:一与测量者有关,在测量时,即使估读到分度值的下一位,由于眼睛不可能估读得非常准确,测得的数值和真实值间也必然存在差异;二与测量仪器有关,测量的仪器不可能制造得十分精确,环境的温度、湿度对测量仪器也有影响,所以任何测量都有误差.误差是不可能消除的,但可以通过精密测量工具、改进测量方法和提高人的测量水平来减少误差,而在测量工具已经确定的情况下,多次测量求平均值是有效地减小误差的方法.
二、电子秒表
电子秒表是一种较先进的电子计时器,目前国产的电子秒表一般都采用6位液晶数字显示时间.电子秒表的使用功能比机械秒表要多,不仅能显示分、秒,还能显示时、日、月及星期,并且有1/l00s的功能.电子秒表连续累计时间为59min59.99s,可读到1/l00s,平均误差±0.5s.具有显示直观、读取方便、功能多等优点.
电子秒表配有三个按钮,如图3所示.图中为秒表按钮、功能变换按钮和调整按钮,基本显示的计时状态为“时”“分”“秒”.
1.电子秒表的基本使用方法
①记录一个时间:在计时器显示的情况下,按MODE键选择,即可出现秒表功能.按一下START/STOP按钮开始自动计秒,再按一下停止计秒,显示出所计数据.按LAP/RESET键,则自动复零.
②记录多个时间:若要记录多个物体同时出发,但不同时到达终点的运动,可采用多计时功能方式(具体可记录数量以表的说明书介绍为准).即首先在秒表状态下按START/STOP开始,秒表开始自动计秒,待物体到达终点时按一下LAP/RESET,则显示不同物体的计秒数停止,并显示在屏幕上方.此时秒表仍在记录,内部电路仍在继续为后面的物体累积计秒.全部物体记录完成后正常停表按RECALL可进入查看前面的记录情况,上下翻动可用START/STOP和LAP/RESET两个键.
③时间、日期的调整:若需要进行时刻和日期的校正与调整,可按MODE键,待显示时、分、秒的计秒数字时,按住RECALL键2秒后见数字闪烁即可选择调整,直到显示出所需要调整的正确秒数时为止,再按下RECALL键.
2.电子秒表的读数
电子秒表显示的时间的单位分别是:0:00 00 00(分别表示小时、分、秒、1/100秒),读数时从左往右读.
电子秒表走时比机械秒表更加准确,其分度值一般为0.01s,但因为手动按表的误差一般在0.1~0.2s之间,所以电子秒表上0.01s的读数意义是不大的.
3.使用注意事项
①使用前一定要进行验表,主要看按键是否有问题,记录的时间是否准确.
②使用时,用拇指指关节或用食指第二指关节扣住按键,并将秒表靠贴自己的胸部,不在任何的摆臂动作中完成按键.
③按键时尽量用正确的角度和适合的力量,不要在按钮的边缘或斜角度按,避免卡住或损坏按钮.
④计时开启后不要将秒表挂在脖子上或放在口袋内跑动,防止在跑的过程中秒表按键与身体相碰,造成意外的停止或开启.