潘海林
古代人測量時間用的工具有日晷、沙漏、漏壺等;原始人用畫線記錄每一天;生活中人們也常憑借脈搏跳動、太陽的位置來估測時間;對于某些具有重復性且每次發生時間都相同的運動,人們可以測量出完成多次運動的時間.記下重復運動的次數,即可算出每次運動經歷的時間.在物理實驗室和體育課中用來測量時間的工具是秒表.
時間的國際單位是秒,符號是s,常用的單位還有小時、分等.換算關系式是
1h=60min,1min=60s.
下面介紹如何正確使用秒表(機械秒表和電子秒表).
一、機械秒表
機械秒表是測量時間的常用儀表,機械秒表表盤上有長針和短針兩個表針,如圖1所示,秒針轉一圈的時間通常有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旋緊發條和控制表針轉動的.
1.機械秒表的使用方法
在實驗室中常用機械秒表來測量時間.使用時,先按下歸零按鈕,使秒針指在“0”處,再按動秒針控制按鈕開始計時,計時結束時,要按動秒針控制按鈕,這時秒針會停在最后計時處,最后讀出表上指針所對應的時間值,即測量值.可簡記為“一調、二按、三停、四讀”.
2.機械秒表的正確讀數
機械秒表長針表示的時間單位是秒(s),短針表示的是分鐘(min),讀數時應按先小(表盤)后大(表盤)的順序.
例題 讀出圖2中機械秒表的讀數.
答案 99.8s.
3.使用秒表的注意事項
①使用前先上緊發條,但不宜過緊,以免損壞發條.
②按表不要用力過猛,以免損壞機件;通常按鈕先向下按到秒表即將產生動作的位置,當需要產生動作時立即再下按,以提高計時的準確性.
③回表后,如秒針不指零,應記下其數值(零點讀數,指針過零點其值為正,指針不到零點其值為負),實驗后從測量值中將其減去.
④要注意防止摔碰秒表,不使用時應將其放回盒內,并讓其繼續走動,以放松發條.
有的秒表在按鈕左側有一個弧形的制動裝置,把這個裝置往上推,就停止,再往下推,表針又繼續走動,這樣可以直接測出幾次時間累加數值.
4.使用秒表的誤差來源
①秒針的初時刻不在0秒的位置;
②操作時,手按按鈕有超前和滯后的情況;
③當被測對象為運動物體時,判斷位置時有誤差,比如測量單擺的周期,對平衡點的位置判斷有誤.
測量時對第①種情況,只要在讀數時減去初讀數即可;而對第②、③種情況應特別注意,需要反復訓練、多次測量才能有效地減少這種偶然誤差.
另外,誤差是指測量值和真實值之間的差異,錯誤是由于不遵守測量儀器的使用規則和讀取、記錄測量結果時粗心等原因造成的,二者是不同的.
測量產生誤差主要有兩個原因:一與測量者有關,在測量時,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確,測得的數值和真實值間也必然存在差異;二與測量儀器有關,測量的儀器不可能制造得十分精確,環境的溫度、濕度對測量儀器也有影響,所以任何測量都有誤差.誤差是不可能消除的,但可以通過精密測量工具、改進測量方法和提高人的測量水平來減少誤差,而在測量工具已經確定的情況下,多次測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的電子計時器,目前國產的電子秒表一般都采用6位液晶數字顯示時間.電子秒表的使用功能比機械秒表要多,不僅能顯示分、秒,還能顯示時、日、月及星期,并且有1/l00s的功能.電子秒表連續累計時間為59min59.99s,可讀到1/l00s,平均誤差±0.5s.具有顯示直觀、讀取方便、功能多等優點.
電子秒表配有三個按鈕,如圖3所示.圖中為秒表按鈕、功能變換按鈕和調整按鈕,基本顯示的計時狀態為“時”“分”“秒”.
1.電子秒表的基本使用方法
①記錄一個時間:在計時器顯示的情況下,按MODE鍵選擇,即可出現秒表功能.按一下START/STOP按鈕開始自動計秒,再按一下停止計秒,顯示出所計數據.按LAP/RESET鍵,則自動復零.
②記錄多個時間:若要記錄多個物體同時出發,但不同時到達終點的運動,可采用多計時功能方式(具體可記錄數量以表的說明書介紹為準).即首先在秒表狀態下按START/STOP開始,秒表開始自動計秒,待物體到達終點時按一下LAP/RESET,則顯示不同物體的計秒數停止,并顯示在屏幕上方.此時秒表仍在記錄,內部電路仍在繼續為后面的物體累積計秒.全部物體記錄完成后正常停表按RECALL可進入查看前面的記錄情況,上下翻動可用START/STOP和LAP/RESET兩個鍵.
③時間、日期的調整:若需要進行時刻和日期的校正與調整,可按MODE鍵,待顯示時、分、秒的計秒數字時,按住RECALL鍵2秒后見數字閃爍即可選擇調整,直到顯示出所需要調整的正確秒數時為止,再按下RECALL鍵.
2.電子秒表的讀數
電子秒表顯示的時間的單位分別是:0:00 00 00(分別表示小時、分、秒、1/100秒),讀數時從左往右讀.
電子秒表走時比機械秒表更加準確,其分度值一般為0.01s,但因為手動按表的誤差一般在0.1~0.2s之間,所以電子秒表上0.01s的讀數意義是不大的.
3.使用注意事項
①使用前一定要進行驗表,主要看按鍵是否有問題,記錄的時間是否準確.
②使用時,用拇指指關節或用食指第二指關節扣住按鍵,并將秒表靠貼自己的胸部,不在任何的擺臂動作中完成按鍵.
③按鍵時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計時開啟后不要將秒表掛在脖子上或放在口袋內跑動,防止在跑的過程中秒表按鍵與身體相碰,造成意外的停止或開啟.