202X_202X新教材高中物理2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課件新人教版必修1

1、第二章勻變速直線運動的研究1.實驗:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律【實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康摹?.1.進一步練習(xí)使用打點計時器及利用紙帶求瞬時速度進一步練習(xí)使用打點計時器及利用紙帶求瞬時速度。2.2.探究小車速度隨時間的變化規(guī)律。探究小車速度隨時間的變化規(guī)律。3.3.會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)。會用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)?！緦嶒炂鞑膶嶒炂鞑摹侩姶糯螯c計時器電磁打點計時器( (或電火花計時器或電火花計時器) )、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、紙帶、細繩、槽一端附有定滑輪的長鋁板、小車、紙帶、細繩、槽碼、碼、_、交流電源。、交流電源。刻度尺刻度尺【實驗原理與設(shè)計實驗原理與設(shè)計】1.1.實

2、驗原理實驗原理: :(1)(1)瞬時速度的計算瞬時速度的計算: :各計數(shù)點的瞬時速度可用以該點各計數(shù)點的瞬時速度可用以該點為中間時刻的一段時間內(nèi)的為中間時刻的一段時間內(nèi)的_來代替來代替: : 平均速度平均速度nn 1nxxv2T。(2)(2)根據(jù)根據(jù)v -tv -t圖像判斷運動性質(zhì)圖像判斷運動性質(zhì): :用描點法可作出小車用描點法可作出小車的的v -tv -t圖像圖像, ,根據(jù)圖像的形狀可判斷小車的運動性質(zhì)。根據(jù)圖像的形狀可判斷小車的運動性質(zhì)。(3)(3)加速度的計算加速度的計算: :利用利用v -tv -t圖像的圖像的_求出小車的加求出小車的加速度。速度。斜率斜率2.2.實驗設(shè)計實驗設(shè)計: :

3、把紙帶跟運動小車連接在一起把紙帶跟運動小車連接在一起, ,并穿過打點計時器并穿過打點計時器, ,這這樣紙帶上的點不但記錄了小車的運動樣紙帶上的點不但記錄了小車的運動_,_,而且相應(yīng)而且相應(yīng)地表示運動小車在不同時刻的地表示運動小車在不同時刻的_,_,研究這些點的情研究這些點的情況況, ,就可以了解小車的運動情況。就可以了解小車的運動情況。時間時間位置位置【實驗過程實驗過程】一、實驗步驟一、實驗步驟1.1.安裝實驗器材安裝實驗器材: :把附有滑輪的長鋁板放在實驗臺上把附有滑輪的長鋁板放在實驗臺上, ,并使滑輪伸出桌面并使滑輪伸出桌面, ,把打點計時器固定在長鋁板沒有滑把打點計時器固定在長鋁板沒有滑

4、輪的一端輪的一端, ,連接好電路連接好電路, ,如圖所示。如圖所示。2.2.實驗準(zhǔn)備實驗準(zhǔn)備: :把一條細繩拴在小車上把一條細繩拴在小車上, ,使細繩跨過滑輪使細繩跨過滑輪, ,下面掛上合適的槽碼。放手后下面掛上合適的槽碼。放手后, ,看小車能否在鋁板上平看小車能否在鋁板上平穩(wěn)地加速滑行穩(wěn)地加速滑行, ,然后把紙帶穿過打點計時器然后把紙帶穿過打點計時器, ,并把紙帶并把紙帶的一端固定在小車的后面。的一端固定在小車的后面。3.3.打紙帶打紙帶: :使小車停在打點計時器處使小車停在打點計時器處, ,先接通電源先接通電源, ,后釋后釋放小車放小車, ,讓小車拖著紙帶運動讓小車拖著紙帶運動, ,打點計

5、時器就在紙帶上打點計時器就在紙帶上打下一列小點打下一列小點, ,再按同樣的方法再按同樣的方法( (不改變槽碼個數(shù)不改變槽碼個數(shù)) )打出打出兩條紙帶。從這三條紙帶中選用一條最清晰的兩條紙帶。從這三條紙帶中選用一條最清晰的, ,記錄為記錄為紙帶紙帶。4.4.增減槽碼再打紙帶增減槽碼再打紙帶: :增加一個槽碼增加一個槽碼, ,按上述方法打出按上述方法打出紙帶紙帶。在打紙帶。在打紙帶時的基礎(chǔ)上減少一個槽碼時的基礎(chǔ)上減少一個槽碼, ,仍按上仍按上述方法打出紙帶述方法打出紙帶。5.5.整理器材。整理器材?！舅伎妓伎加懻撚懻摗拷油娫磁c釋放小車有怎樣的順序接通電源與釋放小車有怎樣的順序? ?( (科學(xué)思維

6、科學(xué)思維) )提示提示: :實驗中應(yīng)先接通電源實驗中應(yīng)先接通電源, ,后讓小車運動后讓小車運動; ;實驗后應(yīng)先實驗后應(yīng)先斷開電源后取紙帶。斷開電源后取紙帶。二、數(shù)據(jù)收集與分析二、數(shù)據(jù)收集與分析1.1.表格法表格法: :(1)(1)選紙帶、標(biāo)計數(shù)點選紙帶、標(biāo)計數(shù)點: :從幾條紙帶中選擇一條比較理從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶想的紙帶, ,舍掉開始一些比較密集的點舍掉開始一些比較密集的點, ,在后面便于測在后面便于測量的地方找一個點量的地方找一個點, ,作為計數(shù)始點作為計數(shù)始點, ,以后依次每五個點以后依次每五個點取一個計數(shù)點取一個計數(shù)點, ,并標(biāo)明并標(biāo)明0 0、1 1、2 2、3 3、44如

7、圖所示。如圖所示。(2)(2)測距離、填表格測距離、填表格: :依次測出依次測出0101、0202、0303、0404的距的距離離x x1 1、x x2 2、x x3 3、x x4 4,填入表中。填入表中。(3)(3)求瞬時速度求瞬時速度:1:1、2 2、3 3、44各點的瞬時速度分別為各點的瞬時速度分別為: :v v1 1= = 、v v2 2= = 、v v3 3= = 、v v4 4= = 將計將計算得出的各點的速度填入表中。算得出的各點的速度填入表中。(4)(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù), ,分析速度隨時間變化的規(guī)律。分析速度隨時間變化的規(guī)律。2x2T31xx2T42xx2T5

8、3xx2T。2.2.圖像法圖像法: :(1)(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系, ,橫軸表示時間橫軸表示時間, ,縱軸表縱軸表示速度示速度, ,并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點。并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點。(2)(2)畫一條直線畫一條直線, ,讓這條直線通過盡可能多的點讓這條直線通過盡可能多的點, ,不在線不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)上的點均勻分布在直線的兩側(cè), ,偏差比較大的點忽略不偏差比較大的點忽略不計計, ,如圖所示。如圖所示。(3)(3)觀察所得到的直線觀察所得到的直線, ,分析物體的速度隨時間的變化分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律。規(guī)律。(4)(4)據(jù)所畫

9、據(jù)所畫v -tv -t圖像求出小車運動的加速度圖像求出小車運動的加速度a=a= 。3.3.實驗結(jié)論實驗結(jié)論: :小車速度隨時間均勻變化。小車速度隨時間均勻變化。vt【思考思考討論討論】有同學(xué)描出的圖像太陡或太平緩是什么原因造成的有同學(xué)描出的圖像太陡或太平緩是什么原因造成的? ?( (科學(xué)思維科學(xué)思維) )提示提示: :在坐標(biāo)紙上畫在坐標(biāo)紙上畫v -tv -t圖像時圖像時, ,注意坐標(biāo)軸單位長度注意坐標(biāo)軸單位長度的選取的選取, ,應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。圖像應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)。圖像太陡或太平緩是單位長度選取不合適造成的。太陡或太平緩是單位長度選取不合適造成的。【誤差分

10、析誤差分析】1.1.系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差: :鋁板的粗糙程度不同會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差鋁板的粗糙程度不同會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差, ,實實驗中應(yīng)盡量選用粗糙程度均勻的鋁板。驗中應(yīng)盡量選用粗糙程度均勻的鋁板。2.2.偶然誤差偶然誤差: :(1)(1)根據(jù)紙帶測量位移時會產(chǎn)生偶然誤差根據(jù)紙帶測量位移時會產(chǎn)生偶然誤差, ,實驗中應(yīng)一實驗中應(yīng)一次性測量各計數(shù)點到起始點的距離。次性測量各計數(shù)點到起始點的距離。(2)(2)作作v -tv -t圖像時單位選擇不合適或作圖不準(zhǔn)確會帶來圖像時單位選擇不合適或作圖不準(zhǔn)確會帶來偶然誤差偶然誤差, ,實驗中應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位。實驗中應(yīng)選取合適的坐標(biāo)單位?！舅伎妓伎加懻撚懻摗吭鯓訙p小實驗過

11、程的誤差怎樣減小實驗過程的誤差? ? ( (科學(xué)思維科學(xué)思維) )提示提示: :點距合適點距合適: :小車的加速度宜適當(dāng)大些小車的加速度宜適當(dāng)大些, ,可以減小可以減小長度的測量誤差長度的測量誤差, ,加速度大小以能在約加速度大小以能在約50 cm50 cm的紙帶上的紙帶上清楚地取出清楚地取出6 67 7個計數(shù)點為宜。個計數(shù)點為宜。弄清間隔弄清間隔: :要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點點, ,一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點, ,即時間間即時間間隔為隔為T=0.02T=0.025 s=0.1 s5 s=0.1 s。仔

12、細描點仔細描點: :描點時最好用坐標(biāo)紙描點時最好用坐標(biāo)紙, ,在縱、橫軸上選取在縱、橫軸上選取合適的單位。用細鉛筆認(rèn)真描點。合適的單位。用細鉛筆認(rèn)真描點。類型一實驗操作類型一實驗操作【典例典例1 1】在在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實的實驗中驗中: :世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(1)(1)關(guān)于電磁打點計時器和電火花計時器關(guān)于電磁打點計時器和電火花計時器, ,下列說法正下列說法正確的是確的是_。A.A.電磁打點計時器用的是直流電源電磁打點計時器用的是直流電源, ,而電火花計時器用而電火花計時器用的是交流電源的是交流電源B.B.它們每隔它們每隔0.02 s0.0

13、2 s打一個點打一個點C.C.它們的工作電壓均為它們的工作電壓均為220 V220 V的交流電源的交流電源D.D.使用它們計時時使用它們計時時, ,必須先拉動紙帶必須先拉動紙帶, ,再立即接通電源再立即接通電源(2)(2)如圖如圖1 1所示是電火花計時器的示意圖所示是電火花計時器的示意圖, ,其工作時的基其工作時的基本步驟如下本步驟如下: :A.A.當(dāng)紙帶完全通過電火花計時器后當(dāng)紙帶完全通過電火花計時器后, ,及時關(guān)閉電火花計及時關(guān)閉電火花計時器時器B.B.接通開關(guān)接通開關(guān), ,聽到放電聲聽到放電聲, ,拖動紙帶運動拖動紙帶運動C.C.將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器將紙帶從墨粉紙盤下面穿過

14、打點計時器D.D.將電火花計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座將電火花計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座上述步驟正確的順序是上述步驟正確的順序是_。( (按順序填寫步驟編號按順序填寫步驟編號)(3)(3)打點計時器固定在斜面上某處打點計時器固定在斜面上某處, ,一小車拖著穿過打一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下點計時器的紙帶從斜面上滑下, ,如圖如圖2 2甲所示。若工作甲所示。若工作電源的頻率為電源的頻率為50 Hz,50 Hz,紙帶上打點如圖紙帶上打點如圖2 2乙所示乙所示, ,則打點則打點計時器打計時器打A A點時小車的速度點時小車的速度v vA A=_m/s,=_m/s,若小若小車做勻變速直線

15、運動車做勻變速直線運動, ,該運動過程的加速度該運動過程的加速度a=_m/sa=_m/s2 2。(4)(4)在研究勻變速直線運動的實驗中在研究勻變速直線運動的實驗中, ,算出小車經(jīng)過各算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度計數(shù)點的瞬時速度, ,為了計算加速度為了計算加速度, ,最合理的方法是最合理的方法是_。A.A.根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度用公式根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度用公式a=a= 算出加速度算出加速度B.B.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v -tv -t圖像圖像, ,量取其傾角量取其傾角,由公式由公式a=tan a=tan 求出加速度求出加速度vtC.C.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v -tv

16、-t圖像圖像, ,由圖像上相距較遠的兩由圖像上相距較遠的兩點所對應(yīng)的速度、時間用公式點所對應(yīng)的速度、時間用公式a=a= 算出加速度算出加速度D.D.依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度, ,算出平均值算出平均值作為小車的加速度作為小車的加速度vt【解題探究解題探究】(1)(1)電磁打點計時器與電火花計時器在使用時對電壓有電磁打點計時器與電火花計時器在使用時對電壓有什么要求什么要求? ?提示提示: :電磁打點計時器使用電磁打點計時器使用4 46 V6 V交流電源交流電源; ;電火花計電火花計時器使用時器使用220 V220 V交流電源。交流電源。(2)(2)物理圖

17、像的斜率物理圖像的斜率k=tank=tan嗎嗎? ?提示提示: :在數(shù)學(xué)上圖像的斜率在數(shù)學(xué)上圖像的斜率k= =tan,k= =tan,在物理中由于在物理中由于橫縱坐標(biāo)單位長度的含義不同橫縱坐標(biāo)單位長度的含義不同, ,所以所以k= tan,k= tan,但但在同一物理坐標(biāo)系在同一物理坐標(biāo)系 yxyx1122ktanktan?！窘馕鼋馕觥?1)(1)電火花打點計時器是使用電火花打點計時器是使用220 V220 V交流電源交流電源的計時儀器的計時儀器, ,電磁打點計時器的工作電壓為交流電磁打點計時器的工作電壓為交流6 V6 V以以下下, ,當(dāng)電源的頻率為當(dāng)電源的頻率為50 Hz50 Hz時時, ,它

18、每隔它每隔0.02 s0.02 s打一個點打一個點, ,故故A A、C C錯誤錯誤,B,B正確正確; ;使用它們時必須先接通電源使用它們時必須先接通電源, ,再拉再拉動紙帶動紙帶, ,故故D D錯誤錯誤; ;(2)(2)實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則進行實驗步驟要遵循先安裝器材后進行實驗的原則進行: :先將電火花計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座先將電火花計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座, ,再將紙再將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器, ,然后接通開關(guān)然后接通開關(guān), ,聽聽到放電聲到放電聲, ,拖動紙帶運動拖動紙帶運動, ,最后當(dāng)紙帶完全通過電火花最后當(dāng)紙帶完全通

19、過電火花打點計時器后打點計時器后, ,及時關(guān)閉電火花計時器及時關(guān)閉電火花計時器, ,上述步驟正確上述步驟正確的順序是的順序是DCBA;DCBA;(3)(3)小車做勻加速直線運動小車做勻加速直線運動, ,平均速度等于中間時刻的平均速度等于中間時刻的瞬時速度瞬時速度, ,故故v vA A=0.55 m/s;=0.55 m/s;根據(jù)推論公式根據(jù)推論公式x=aTx=aT2 2, ,有有a=a= =5 m/s =5 m/s2 2; ;(4)(4)在處理實驗數(shù)據(jù)時在處理實驗數(shù)據(jù)時, ,如果只使用其中兩個數(shù)據(jù)如果只使用其中兩個數(shù)據(jù), ,因為因為偶然誤差的存在可能會造成最后誤差較大偶然誤差的存在可能會造成最后

20、誤差較大, ,所以可以根所以可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出v -tv -t圖像圖像, ,盡量使那些不能畫在線上的盡量使那些不能畫在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)點均勻分布在直線的兩側(cè), ,這樣圖線會舍棄誤差較大的這樣圖線會舍棄誤差較大的2xT點點, ,由圖像上相距較遠的任意兩點所對應(yīng)的速度及時間由圖像上相距較遠的任意兩點所對應(yīng)的速度及時間, ,用公式用公式a= a= 即可算出加速度即可算出加速度, ,所以誤差較小所以誤差較小, ,故故A A錯錯誤誤,C,C正確正確; ;由于圖像縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的單位長度可能不由于圖像縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的單位長度可能不同同, ,所以不能用所以不能用a=tan a=t

21、an 求出加速度求出加速度, ,故故B B錯誤錯誤; ;依次算依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度, ,算出平均值作為小車算出平均值作為小車的加速度的加速度, ,實際應(yīng)用的只是第一組和最后一組數(shù)據(jù)實際應(yīng)用的只是第一組和最后一組數(shù)據(jù), ,同同樣存在較大的誤差樣存在較大的誤差, ,故故D D錯誤。錯誤。vt答案答案: :(1)B(1)B(2)DCBA(2)DCBA(3)0.55(3)0.555 5(4)C(4)C類型二數(shù)據(jù)處理類型二數(shù)據(jù)處理【典例典例2 2】一小車在桌面上從靜止開始做加速直線運動一小車在桌面上從靜止開始做加速直線運動, ,現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光

22、現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光, ,記錄下小車每記錄下小車每次曝光的位置次曝光的位置, ,并將小車的位置編號。如圖甲所示并將小車的位置編號。如圖甲所示,1,1位位置恰為小車剛開始運動的瞬間的位置置恰為小車剛開始運動的瞬間的位置, ,從此時開始計時從此時開始計時, ,攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均相同, ,小車從小車從1 1位置位置到到6 6位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為v v1 1=0,=0,v v2 2=0.06 m/s,v=0.06 m/s,v3 3=_m/s,v=_m/s,v4 4=0.18 m/s, =

23、0.18 m/s, v v5 5=_m/s(=_m/s(均保留兩位小數(shù)均保留兩位小數(shù)) )。在圖乙所示的坐。在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作出小車的速度標(biāo)紙上作出小車的速度時間圖像時間圖像( (保留描點痕跡保留描點痕跡) )。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號【解題探究解題探究】根據(jù)圖像求斜率時應(yīng)該怎樣讀取數(shù)據(jù)根據(jù)圖像求斜率時應(yīng)該怎樣讀取數(shù)據(jù)? ?提示提示: :根據(jù)圖像求斜率讀取數(shù)據(jù)時根據(jù)圖像求斜率讀取數(shù)據(jù)時, ,為了減小誤差應(yīng)該為了減小誤差應(yīng)該選盡量遠的兩個點選盡量遠的兩個點, ,這兩個點最好能落在坐標(biāo)十字格上這兩個點最好能落在坐標(biāo)十字格上, ,或者讀取截距上的點?；蛘咦x取截距上的點?！窘馕鼋馕觥啃≤囎龀跛?/p>

24、度為零的勻加速直線運動小車做初速度為零的勻加速直線運動, ,根據(jù)根據(jù)v=atv=at知知, ,速度之比等于運動的時間之比速度之比等于運動的時間之比, ,小車運動到小車運動到2 2位位置、置、3 3位置、位置、4 4位置、位置、5 5位置的時間之比為位置的時間之比為1234,1234,因為因為v v2 2=0.06 m/s,=0.06 m/s,則則v v3 3=0.12 m/s,v=0.12 m/s,v5 5=0.24 m/s=0.24 m/s。據(jù)各。據(jù)各點的瞬時速度點的瞬時速度, ,作出作出v -tv -t圖如圖所示。圖如圖所示。答案答案: :見解析見解析【規(guī)律方法規(guī)律方法1 1】 求加速度的

25、三種方法求加速度的三種方法(1)(1)定義法定義法: :求出兩個點的速度求出兩個點的速度, ,利用利用a=a= 計算加速計算加速度。度。(2)(2)圖像法圖像法: :求出求出5 57 7個點的速度個點的速度, ,在在v -tv -t圖像中描點圖像中描點, ,利用斜率求加速度。利用斜率求加速度。(3)(3)逐差法逐差法: :利用利用x=xx=x2 2-x-x1 1=aT=aT2 2求加速度。求加速度。vt【規(guī)律方法規(guī)律方法2 2】 紙帶實驗注意的幾個細節(jié)紙帶實驗注意的幾個細節(jié)(1)(1)單位國際化單位國際化, ,如把如把cmcm、mmmm轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為m m。(2)(2)計數(shù)周期計數(shù)周期T=0.1

26、 s,T=0.02 s,TT=0.1 s,T=0.02 s,T取其他值取其他值(3)(3)估讀和有效數(shù)字估讀和有效數(shù)字, ,如如0.0300.030是兩位有效數(shù)字。是兩位有效數(shù)字。類型三實驗創(chuàng)新類型三實驗創(chuàng)新利用現(xiàn)代技術(shù)測速度的方法利用現(xiàn)代技術(shù)測速度的方法1.1.借助傳感器用計算機測速度借助傳感器用計算機測速度: :(1)(1)實驗裝置實驗裝置: :如圖所示是一種運動傳感器的原理圖如圖所示是一種運動傳感器的原理圖, ,這這個系統(tǒng)由個系統(tǒng)由A A、B B兩個小盒子組成。兩個小盒子組成。(2)(2)測量步驟測量步驟: :將紅外線、超聲波發(fā)射器將紅外線、超聲波發(fā)射器A A盒固定在小車上盒固定在小車上

27、, ,接收傳接收傳感器感器B B盒固定在某一位置并調(diào)整其高度與傳感器盒固定在某一位置并調(diào)整其高度與傳感器A A等高等高。小車上小車上A A盒發(fā)射器對著接收器盒發(fā)射器對著接收器B,B,并處在同一直線上。并處在同一直線上。將接收傳感器將接收傳感器B B探測到的紅外線、超聲波到達的時間探測到的紅外線、超聲波到達的時間差等數(shù)據(jù)輸入計算機差等數(shù)據(jù)輸入計算機, ,利用專門軟件可以分析小車的位利用專門軟件可以分析小車的位移與時間的關(guān)系。移與時間的關(guān)系。將這些位移和對應(yīng)的時間差再利用計算機進行處理將這些位移和對應(yīng)的時間差再利用計算機進行處理, ,就可以分析小車的速度隨時間的變化。就可以分析小車的速度隨時間的變

28、化。根據(jù)小車的兩個位置變化可求得根據(jù)小車的兩個位置變化可求得x,x,兩位置的時間兩位置的時間差為差為t,t,則小車速度則小車速度v=v= 。xt2.2.利用光電門測瞬時速度利用光電門測瞬時速度: :(1)(1)實驗裝置實驗裝置: :實驗裝置如圖所示實驗裝置如圖所示, ,一滑塊在鉤碼的拉動一滑塊在鉤碼的拉動下在氣墊導(dǎo)軌上運動下在氣墊導(dǎo)軌上運動, ,氣墊導(dǎo)軌旁裝有光電門。氣墊導(dǎo)軌旁裝有光電門。(2)(2)物理量的測量物理量的測量: :位移的測量位移的測量: :毫米刻度尺。毫米刻度尺。時間的測量時間的測量: :當(dāng)固定在滑塊上的遮光條通過光電門時當(dāng)固定在滑塊上的遮光條通過光電門時, ,光線被阻擋光線被

29、阻擋, ,數(shù)字記時器上可以直接讀出光線被阻擋數(shù)字記時器上可以直接讀出光線被阻擋的時間。這段時間就是遮光條通過光電門的時間。的時間。這段時間就是遮光條通過光電門的時間。速度的求解速度的求解: :根據(jù)遮光條的寬度根據(jù)遮光條的寬度xx和測出的時間和測出的時間t,t,就可以算出遮就可以算出遮光條通過光電門的平均速度光條通過光電門的平均速度( ( ) )。由于遮光條的。由于遮光條的寬度寬度xx很小很小, ,因此可以認(rèn)為因此可以認(rèn)為, ,這個平均速度就是滑塊通這個平均速度就是滑塊通過光電門的瞬時速度。過光電門的瞬時速度。xvt【典例典例3 3】如圖中的甲是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速如圖中的甲是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖。的示意圖。1.1.實驗創(chuàng)新思路實驗創(chuàng)新思路: :測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號, ,根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差, ,測出被測物體的測出被測物體的速度。速度。2.2.實驗步驟實驗步驟: :(1)(1)測速儀發(fā)出的超聲波信號測速儀發(fā)出的超聲波信號, ,圖乙中圖乙中P P1 1、P P2 2, ,是測速儀是測速儀發(fā)出的超聲波信號。發(fā)出的超聲波信號。(2)(2)由汽車反射回來的信號由汽車反射回來的信號,n,n1 1、n n2 2分別是分別是P P1