测速度的几种方法.优秀PPT.ppt

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1、一、利用打点计时器测速一、利用打点计时器测速【例1】如图829所示，某同学在做“探讨匀变速直线运动”的试验中，由打点计时器得到一条表示小车运动过程的清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T0.10s，其中s17.05cm、s27.68cm、s38.33cm、s48.95cm、s59.61cm、s610.26cm，则A点处瞬时速度的大小是_m/s，小车运动的加速度计算表达式_，加速度的大小是_m/s2.(结果保留两位有效数字)图 829点评：点评：纸带处理方法：用平均速度计算瞬时速纸带处理方法：用平均速度计算瞬时速度，用逐差度，用逐差法计算加速度法计算加速度测测量原理分析：量原理分析：例如：如

2、图所示，是利用频闪照相探讨自由例如：如图所示，是利用频闪照相探讨自由落体运动的示意图闪光频率为落体运动的示意图闪光频率为10Hz的闪光的闪光器拍摄的照片中器拍摄的照片中A球有四个像，像间距离已在球有四个像，像间距离已在图中标出，单位为图中标出，单位为cm，可以计算出，可以计算出A球在球在3位位置的速度置的速度2m/s测量原理分析：匀变速直线运动中，中间时测量原理分析：匀变速直线运动中，中间时刻速度等于这段时间内的平均速度。计算刻速度等于这段时间内的平均速度。计算测测出出2，3两点速度后还可算出两点速度后还可算出A球下落的加速球下落的加速度，既当地重力加速度度，既当地重力加速度g。二二.频闪照相

3、测速频闪照相测速问题：频闪摄影是探讨变速运动常用的手段。在暗室中照相机的频闪快门处于常开状态，频闪仪每隔确定时间发出一次短暂的猛烈的闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。右图是小球自由落下时的频闪照片示意图，频闪仪每隔0.04s闪光一次。假如要通过这幅照片测量自由落体的加速度，可以实行哪几种方法？（图中数字的单位是厘米）00.83.27.112.519.6x1x2x3x4x5例如：例如：“神舟神舟”六号载人飞船放射时，某记者六号载人飞船放射时，某记者为了拍摄飞船升空的奇妙瞬间为了拍摄飞船升空的奇妙瞬间,接受照相机的接受照相机的光圈光圈(限制进光量的多少限制进光量的多少

4、)是是16，快门（暴光时，快门（暴光时间）是间）是1/60s拍照，得到照片中飞船的高度是拍照，得到照片中飞船的高度是h，飞船上，飞船上“神舟六号神舟六号”四字模糊部分的高度四字模糊部分的高度是是L，已知飞船的高度是，已知飞船的高度是H。由以上数据可粗。由以上数据可粗略求出拍照瞬间飞船的瞬时速度为略求出拍照瞬间飞船的瞬时速度为。测测量原理分析：量原理分析：该测该测速原理同光速原理同光电测电测速器一速器一样样，由于由于“神舟六号神舟六号”四字模糊部分的高度是四字模糊部分的高度是L L，可以，可以算出算出飞飞船在船在t=1/60st=1/60s内内飞飞行高度行高度为为 ,进进而由瞬而由瞬时时速度定速

5、度定义义式算出，在拍照瞬式算出，在拍照瞬间飞间飞船的速船的速度度为为 练习练习:如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为分，图中背景方格的边长均为5cm5cm，g=10m/sg=10m/s2 2，求：，求：（1 1）闪光频率；）闪光频率；（2 2）小球运动的初速度的大小；）小球运动的初速度的大小；（3 3）小球经过）小球经过B B点时的速度大小点时的速度大小（4)4)抛点坐标。抛点坐标。解：设闪光的周期为解：设闪光的周期为T,小球在竖直方向做自由落体小球在竖直方向做自由落体运动且运动且AB间竖直高度为间竖直高度为3格格,BC

6、间竖直高度是间竖直高度是5格格,时时间间隔相等的相邻两端位移之差间间隔相等的相邻两端位移之差:s=gT2,即即0.055-0.053=10T2T=0.1s频率频率f=1/T=1/0.1=10Hz又又A、B间的水平距离是间的水平距离是3格，所经时间是格，所经时间是T，且，且x=v0T初速度初速度测测量原理分析：量原理分析：三三.光电门测速光电门测速sLh光电门光电门光电门光电门测出物体经过光电门处时的速度？测出物体经过光电门处时的速度？v=d/t用光电门测量物体速度的方法还能用光电门测量物体速度的方法还能用于哪些试验？用于哪些试验？0.20.5测测量原理分析：小物快通量原理分析：小物快通过过光光

7、电门时挡电门时挡光光时间时间极短极短,依据瞬依据瞬时时速度定速度定义义式，小物式，小物块块通通过过光光电门电门1 1的速度的速度 ,过过光光电门电门2 2的速度的速度 .若若还还已知当地的重力加速度已知当地的重力加速度g g和两个光和两个光电门电门之之间间的距离的距离L L以及木板与水平面以及木板与水平面夹夹角角，则还则还可可测测木木板表面板表面动动摩擦因数。摩擦因数。像打点计时器一样，光电计时器也是一种探讨物体运动状况像打点计时器一样，光电计时器也是一种探讨物体运动状况的常用计时仪器，其结构如图的常用计时仪器，其结构如图9所示，所示，a、b分别是光电门的分别是光电门的激光放射和接收装置，当有

8、物体从激光放射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。从而求出物体经过这一位置器就可以显示物体的挡光时间。从而求出物体经过这一位置时的速度时的速度 。现利用图。现利用图10所示装置测量滑块和长所示装置测量滑块和长lm左右左右的木块间的动摩擦因数，图中的木块间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，是水平桌面，Q是木板与是木板与桌面的接触点，桌面的接触点，1和和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个与之连接的两个光电计时器设有画出。光电计时器设有画出。光电计时器 光电门显示屏00.0ab图9 N N1

9、2LdPQM 1011567cm05101520此外在木板顶端的此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶端滑下，光电门端滑下，光电门l、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.010-2s和和210-2s。用游标卡尺测量小滑块的宽度。用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺数，卡尺数如图图如图图11所示。所示。（1）读出滑块的宽度）读出滑块的宽度d cm。（2）滑块通过光电门）滑块通过光电门1的速度的速度v1=m/s，滑块通过光电门，滑块通过光电门2的速度的速度v2=m/s。光电计时器 光电门显示屏00.0ab图

10、9 N N12LdPQM 105.0151.02.5四四.用平抛运动测速用平抛运动测速例例 2.某一平抛的部分某一平抛的部分轨轨迹如迹如图图4所示，所示，已知已知求得求得例如：1.利用平抛运动求初速度，试验装置如图所示。依据下述数据验证动量守恒定律。球落地点与抛出点水平距离为d，平抛高度为H。那么初速度为。练练习习5.(955.(95年年高高考考)在在探探讨讨平平抛抛物物体体运运动动的的试试验验中中，用用一一张张印印有有小小方方格格的的纸纸记记录录轨轨迹迹，小小方方格格的的边边长长ll1.25cm1.25cm，若若小小球球在在平平抛抛运运动动中中先先后后经经过过的的几几个个位位置置如如图图中中

11、的的a a、b b、c c、d d所所示示，则则小小球球平平抛抛的的初初速速度度的的计计算算式式为为v0v0(用用ll、g g表示表示)，其值是，其值是 (g (g取取9.8m9.8ms2)s2)dabc解析：由平抛运动规律解析：由平抛运动规律y=gT 2=lx=v0 T v0=x/T=2l/T=代入数字代入数字 l=1.25cm=1/80 m得到得到 v0=0.70m/s 0.70m/s如图如图1所示的是在高速马路上用超声波测速仪测量车速的示意所示的是在高速马路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，依据发出和接收到图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，依据发出和接收

12、到的信号间的时间差，测出被测物体的速度的信号间的时间差，测出被测物体的速度.图图2中中P1、P2是测是测速仪发出的超声波信号，速仪发出的超声波信号，n1、n2是是P1、P2由汽车反射回来的由汽车反射回来的信号信号.设测速仪匀速扫描，设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是超声波在空气中传播的速度是v=340m/s.若汽车是匀速行驶的，若汽车是匀速行驶的，则依据图则依据图2求：求：（1）汽车在接收到）汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距两个信号之间的时间内前进的距离；离；（2）汽车的速度）汽车的速度.五、超声波测速五、超声波测

13、速S1-s2超声波测速仪测量车速测测量原理分析：量原理分析：所以汽车接收到所以汽车接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的两个信号之间的时间内前进的距离为：距离为：【解析】从题中的图【解析】从题中的图2可以看出，发出超声波信号可以看出，发出超声波信号P1到接收到到接收到反射信号反射信号n1的时间为：的时间为：此时汽车离测速此时汽车离测速器器距离距离为同样可求得信号同样可求得信号P2到接收到反射信号到接收到反射信号n2的时间为的时间为:，设汽车运行设汽车运行17m的时间为的时间为t，也就是汽车接收到，也就是汽车接收到P1与与P2两个两个信号之间的时间间隔，图信号之间的时间间隔，图2可知为可知为

14、所以汽车行驶速度所以汽车行驶速度.由于波源和视察者之间有相对运动，使视察者接收由于波源和视察者之间有相对运动，使视察者接收到频率发生变更的现象叫做多普勒效应。依据此原理，到频率发生变更的现象叫做多普勒效应。依据此原理，速度的测量便转化成了频率的测量。速度的测量便转化成了频率的测量。例如：一个视察者站在铁路旁边例如：一个视察者站在铁路旁边,测得迎面匀速而来测得迎面匀速而来的火车汽笛声的频率为的火车汽笛声的频率为f1=440Hz,当火车驶过他身旁当火车驶过他身旁后后,测得汽笛声的频率降为测得汽笛声的频率降为f2=392Hz.运用多普勒效应运用多普勒效应可求出火车的速率。可求出火车的速率。(空气中的

15、声速空气中的声速v=330m/s)六、六、多普勒效应测速法多普勒效应测速法测测量原理分析：量原理分析：设设汽笛原来的汽笛原来的频频率率为为f f，火，火车车的速的速率率为为u u，依据多普勒效，依据多普勒效应应当火当火车驶车驶近近视视察者察者时时，视视察者接收到的察者接收到的频频率率为为 ，当火，当火车驶车驶离离视视察者察者时时，视视察者接收到的察者接收到的频频率率为为 ，由上述两式解得火由上述两式解得火车车的速率的速率。例例6（2005年高考年高考上海）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴上海）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动。在圆盘上沿半径开有一条宽度为转动。在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的匀

16、整狭缝。将的匀整狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下放射激光束。在圆盘转动过程中，当狭动，激光器连续向下放射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图7为该装置示为该装置示意图，图意图，图8为所接收的光信号随时间变更的图线

17、。横坐标表示为所接收的光信号随时间变更的图线。横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中t11010-3s，t20810-3s。七、七、激光传感器测速激光传感器测速利用图利用图8中的数据求中的数据求1s时圆盘转动的角速度；时圆盘转动的角速度；说明激光器和传感器沿半径移动的方向；说明激光器和传感器沿半径移动的方向；求图求图8中第三个激光信号的宽度中第三个激光信号的宽度t3。解析解析由图象得转盘的转动周期由图象得转盘的转动周期角速度角速度激光器和探测器沿半径由远中心向边缘移动，（理由为：激光器和探测器沿半径由远中心向边缘移动，（理由为：由于脉冲宽

18、度渐渐变窄，表明光信号通过狭缝的时间渐渐变小由于脉冲宽度渐渐变窄，表明光信号通过狭缝的时间渐渐变小即圆盘上对应探测器所在位置的线速度渐渐增加，因此，激光即圆盘上对应探测器所在位置的线速度渐渐增加，因此，激光器向边缘移动）。器向边缘移动）。设狭缝宽度为设狭缝宽度为d，探测器接收到的第，探测器接收到的第i个时距转轴的距离为个时距转轴的距离为ri，第，第i个脉冲宽度为个脉冲宽度为激光器和探测器沿半径的运动速度为激光器和探测器沿半径的运动速度为v.由由两式得两式得点评：激光器、传感器、计算机终端显示技术都属于高科技，点评：激光器、传感器、计算机终端显示技术都属于高科技，但最终解决问题的关键是圆盘的圆周

19、运动和激光器沿半径方向但最终解决问题的关键是圆盘的圆周运动和激光器沿半径方向匀速运动的等时性处理问题。匀速运动的等时性处理问题。例(2000年全国高考题)一辆试验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器装在小转台M上，到轨道距离MN为d=10m，如图2所示。转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间T=60s，光速运动方向如图中箭头所示。当光速与MN的夹角为45时，光束正好射到小车上。假如再经过t=2.5s光束又射到小车上，则小车的速度多大？(结果保留两位数字)八、八、激光扫描测车速激光扫描测车速解析：在解析：在t内，光束转过的角度内，光束转过的

20、角度如图有两种状况：（如图有两种状况：（1）当光束照射小车时，小车正接近）当光束照射小车时，小车正接近N点，点，则光束与则光束与MN的夹角由的夹角由45变为变为30，故车速故车速 （2）当光束照射小车时，小车正在远）当光束照射小车时，小车正在远离离N点，则点，则t内光束与内光束与MN的夹角由的夹角由45变为变为60，故车速，故车速 点评：此题的情景设计独具匠心，只有突破两大障碍：即空间位置的对称性及t时间应为光束与小车两次相遇的时间，才能顺当求解。本题旨在考查学生获得信息和消化信息的实力，达到培育思维的发散性和严密性。测测量原理分析：量原理分析：例例(1999年上海高考题年上海高考题)为了测定

21、某辆轿车在平路上起动为了测定某辆轿车在平路上起动时的加速度时的加速度(轿车起动时的运动可近似看做匀加速运动轿车起动时的运动可近似看做匀加速运动)，某，某人拍摄一张在同一底片上多次曝光的照片，如人拍摄一张在同一底片上多次曝光的照片，如3所示。假如拍所示。假如拍摄时每隔摄时每隔2秒曝光一次，轿车车身总长为秒曝光一次，轿车车身总长为4.5m，那么这辆轿，那么这辆轿车的加速度为车的加速度为()A、1m/s2B、2m/s2C、3m/s2D、4m/s2 九、九、摄影曝光测车速摄影曝光测车速 解析：因车身长度解析：因车身长度4.5m，从图中可看出每一大格表示，从图中可看出每一大格表示1.5m，(右侧右侧)每

22、一小格为每一小格为0.3m，这样从比例的角度，可算得两段距，这样从比例的角度，可算得两段距离离S1=12.0m和和S2=20.1m，则，则 故正确选项为故正确选项为(B)。点评：此题是应用摄影曝光的方法解决实际问题的题目，点评：此题是应用摄影曝光的方法解决实际问题的题目，具有鲜活的物理情景，能否将物理学的方法敏捷应用于生活具有鲜活的物理情景，能否将物理学的方法敏捷应用于生活是关键，同时也对识图、用图实力提出了较高的要求。一旦是关键，同时也对识图、用图实力提出了较高的要求。一旦揭开谜底，发觉用到的物理学问却是如此的揭开谜底，发觉用到的物理学问却是如此的“朴实朴实”，这种，这种把把“高起点低落点高

23、起点低落点”、“低学问高实力低学问高实力”有机结合到同一题有机结合到同一题目之中，堪称绝妙。目之中，堪称绝妙。测测量原理分析：量原理分析：例例5（2002年高考年高考上海）如图上海）如图6所示为一试验小车中利所示为一试验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图，为光源，用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图，为光源，为光电接收器，、均固定在车身上，为小车的车为光电接收器，、均固定在车身上，为小车的车轮，为与同轴相连的齿轮。车轮转动时，发出的光轮，为与同轴相连的齿轮。车轮转动时，发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被接收束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被接收并转换成

24、电信号，由电子电路记录和显示。若试验显示单并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若试验显示单位时间内的脉冲数为位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为，则要测出小车，累计脉冲数为，则要测出小车的速度和行程还必需测量的物理量或数据是的速度和行程还必需测量的物理量或数据是_车轮半车轮半r和齿和齿轮齿数轮齿数P；小车速度的表达式为；小车速度的表达式为v_；行程的表达式为行程的表达式为s_。十、十、光电脉冲测速光电脉冲测速。要求齿轮边缘的线速度，即车速，还须测出要求齿轮边缘的线速度，即车速，还须测出C的半径的半径R，这样小车的速度为这样小车的速度为解析解析A点发出的光束经齿轮间隙变成脉冲光信号，因此脉冲数点

25、发出的光束经齿轮间隙变成脉冲光信号，因此脉冲数目与齿轮数目与齿轮数p有关；由有关；由n和和p可以确定出单位时间内齿轮的转数为可以确定出单位时间内齿轮的转数为依次可以得出齿轮的角速度依次可以得出齿轮的角速度由于累计圈数为由于累计圈数为，故行程为故行程为。点评：本题贴近实际生活，好用性强。解决本题的关键在于抓住与小车速度相关的物理量（车轮转动时的转速n与车轮半径R），对此进行分析，并利用运动学基本公式求解。测测量原理分析：量原理分析：十一十一.旋转转筒测速旋转转筒测速例例(1999年上海保送生测试题年上海保送生测试题)为了测量列车运行的速度和加速度的为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可接受图大

26、小，可接受图4的装置，它是由一块安装在列车车头底部的强磁体的装置，它是由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(记录测量仪未记录测量仪未画出画出)。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度。如图能求出列车在各位置的速度和加速度。如图4-1所示，假设磁体端部所示，假设磁体端部磁感强度磁感强度B=0.004T，且全部集中在端面范围内，与端面相垂直，磁，且全部集中在端面范围内，与端面相垂直，磁体的宽度与线圈宽度相同，且都

27、很小，线圈匝数体的宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数n=5，长，长L=0.2m，电，电阻阻R=0。4(包括引出线的电阻包括引出线的电阻)。测试记录下来的。测试记录下来的I-s图，如图图，如图4-2所所示。示。(1)试计算在离试计算在离O(原点原点)30m、130m处列车的速度处列车的速度v1和和v2的大小。的大小。(2)假设列车做的是匀加速直线运动，求列车加速度的大小。假设列车做的是匀加速直线运动，求列车加速度的大小。十二十二.用电流计测速用电流计测速解析：由电磁感应解析：由电磁感应=nBLv和闭合电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律 有有 从图像可知从图像可知30m、130m处所对应的电流强处

28、所对应的电流强度分别为度分别为I1=0.12A、I2=0.15A，故所对位置的速度分别为，故所对位置的速度分别为 由运动学公式易得由运动学公式易得 点评：本题是以铁路营运、列车提速问题为背景的信息点评：本题是以铁路营运、列车提速问题为背景的信息赐予题，留意对学生阅读分析实力、识图视察实力以及迁移赐予题，留意对学生阅读分析实力、识图视察实力以及迁移应用实力的考查。应用实力的考查。测测量原理分析：量原理分析：依据依据电电磁感磁感应应定律可将速度定律可将速度测测量量转转化化为电压为电压或或电电流等流等电电学量的学量的测测量。量。例如：例如：电电磁流量磁流量计计是广泛是广泛应应用于用于测测量可量可导电

29、导电流体流体(如如污污水水)在管中的流在管中的流量量(在在单单位位时间时间通通过过管内横截面的流体的体管内横截面的流体的体积积).为为了了简简化化,假假设设流量流量计计是如是如图图所示的横截面所示的横截面为长为长方形的一段管道方形的一段管道.其中空部分其中空部分长长,宽宽,高分高分别为图别为图中的中的a,b,c.流量流量计计两端与两端与输输送流体的管道相送流体的管道相连连,（图图中虚中虚线线）.图图中流量中流量计计的上的上下两面是金属材料下两面是金属材料,前后两面是前后两面是绝缘绝缘材料材料.现现于流量于流量计计所在所在处处加磁感加磁感强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场场,磁磁场场方向垂直于前后

30、两面方向垂直于前后两面.当当导电导电流体流体稳稳定地流定地流经经流量流量计时计时,在管外将流量在管外将流量计计上下两表面分上下两表面分别别与一串接了与一串接了电电阻阻R的的电电流表的两端相流表的两端相连连接接,I表示表示测测得的得的电电流流值值,已知液体的已知液体的电电阻率阻率为为,不不计电计电流表的内阻，流表的内阻，则则可可测测的的导电导电液体的流速液体的流速v，进进而可而可测测出流量出流量Q。十三、十三、电电磁感磁感应规应规律律测测速法速法测测量原理分析：量原理分析：可可导电导电流体流体稳稳定流定流经经磁磁场场区域区域时时，其相当于是一个其相当于是一个电电源，可等效源，可等效为为一一长为长为c c的的导导体在体在切割磁感切割磁感线线，利用，利用电电磁感磁感应应定律和定律和电电阻定律可阻定律可计计算算出出该电该电源源电动势电动势E=BcvE=Bcv，内，内电电阻阻 ，电电流表流表测测出出电电路中的路中的电电流流强强度度为为I I，由，由闭闭合合电电路欧姆定律路欧姆定律 ，可，可计计算出流速算出流速 。进进而可算出流量而可算出流量为为。