測(cè)速度幾種方法

1、關(guān)于測(cè)速度的幾種方法第一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速【例 1】如圖 829 所示，某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到一條表示小車運(yùn)動(dòng)過程的清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為 T0.10 s，其中s17.05 cm、s27.68 cm、s38.33 cm、s48.95 cm、s59.61cm、s610.26 cm，則 A 點(diǎn)處瞬時(shí)速度的大小是_m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式_，加速度的大小是_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖 829點(diǎn)評(píng)：紙帶處理方法：用平均速度計(jì)算瞬時(shí)速度，用逐差法計(jì)算加速度第二張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作

2、于2022年6月測(cè)量原理分析：第三張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例如：如圖所示，是利用頻閃照相研究自由落體運(yùn)動(dòng)的示意圖閃光頻率為10Hz的閃光器拍攝的照片中A球有四個(gè)像，像間距離已在圖中標(biāo)出，單位為cm，可以計(jì)算出A球在3位置的速度 2m/s 測(cè)量原理分析：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度。計(jì)算 測(cè)出2，3兩點(diǎn)速度后還可算出A球下落的加速度，既當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭。二.頻閃照相測(cè)速第四張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月問題：頻閃攝影是研究變速運(yùn)動(dòng)常用的手段。在暗室中照相機(jī)的頻閃快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈的閃光，照亮運(yùn)動(dòng)的物體，于

3、是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置。右圖 是小球自由落下時(shí) 的頻閃照片示意圖，頻閃儀每隔0.04s閃光一次。如果要通過這幅照片測(cè)量自由落體的加速度，可以采取哪幾種方法？（圖中數(shù)字的單位是厘米）00.83.27.112.519.6x1x2x3x4x5第五張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例如：“神舟”六號(hào)載人飛船發(fā)射時(shí)，某記者為了拍攝飛船升空的美好瞬間,采用照相機(jī)的光圈(控制進(jìn)光量的多少)是16，快門（暴光時(shí)間）是1/60s拍照，得到照片中飛船的高度是h，飛船上“神舟六號(hào)”四字模糊部分的高度是L，已知飛船的高度是H。由以上數(shù)據(jù)可粗略求出拍照瞬間飛船的瞬時(shí)速度為 。第六張，PPT共三十

4、五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月測(cè)量原理分析：該測(cè)速原理同光電測(cè)速器一樣，由于“神舟六號(hào)”四字模糊部分的高度是L，可以算出飛船在t=1/60s內(nèi)飛行高度為 ,進(jìn)而由瞬時(shí)速度定義式算出，在拍照瞬間飛船的速度為 第七張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí):如圖所示為一小球作平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5cm，g=10m/s2，求：（1）閃光頻率；（2）小球運(yùn)動(dòng)的初速度的大??；（3）小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?) 拋點(diǎn)坐標(biāo)。第八張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 解：設(shè)閃光的周期為T,小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)且AB間豎直高度為3格,BC間豎直高度是5格,時(shí)間間隔相

5、等的相鄰兩端位移之差:s=gT2,即0.055-0.053=10T2 T=0.1 s頻率f=1/T=1/0.1=10 Hz又A、B間的水平距離是3格，所經(jīng)時(shí)間是T，且x=v0T初速度測(cè)量原理分析：第九張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三.光電門測(cè)速sLh光電門光電門測(cè)出物體經(jīng)過光電門處時(shí)的速度？ v=d/ t用光電門測(cè)量物體速度的方法還能用于哪些實(shí)驗(yàn)？第十張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月0.20.5第十一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月測(cè)量原理分析：小物快通過光電門時(shí)擋光時(shí)間極短,根據(jù)瞬時(shí)速度定義式，小物塊通過光電門1的速度 , 過光電門2的速度 .若還已知當(dāng)?shù)氐闹?/p>

6、力加速度g和兩個(gè)光電門之間的距離L以及木板與水平面夾角，則還可測(cè)木板表面動(dòng)摩擦因數(shù)。第十二張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖9所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間。從而求出物體經(jīng)過這一位置時(shí)的速度 ?，F(xiàn)利用圖10所示裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)lm左右的木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器設(shè)有畫出。光電計(jì)時(shí)器 光電門顯示屏00.0ab圖9 N12LdPQM 1

7、0第十三張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11567cm05101520此外在木板頂端的P點(diǎn)還懸掛著一個(gè)鉛錘，讓滑塊從木板的頂端滑下，光電門l、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.010-2s和210-2s。用游標(biāo)卡尺測(cè)量小滑塊的寬度d，卡尺數(shù)如圖圖11所示。 （1）讀出滑塊的寬度d cm。 （2）滑塊通過光電門1的速度v1 = m/s，滑塊通過光電門2的速度v2 = m/s。光電計(jì)時(shí)器 光電門顯示屏00.0ab圖9 N12LdPQM 105.0151.02.5第十四張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四.用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)速例 2.某一平拋的部分軌跡如圖4所示， 已知求得例如：

8、1.利用平拋運(yùn)動(dòng)求初速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。根據(jù)下述數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)水平距離為d，平拋高度為H。那么初速度為 。第十五張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月練習(xí)5.(95年高考)在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)l1.25cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)中先后經(jīng)過的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0(用l、g表示)，其值是 (g取9.8ms2)dabc解析：由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律y=gT 2= lx=v0 T v0 = x/T=2l /T=代入數(shù)字 l = 1.25cm=1/80 m得到 v0 =0.70m/s 0.

9、70m/s第十六張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 如圖1所示的是在高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車速的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差，測(cè)出被測(cè)物體的速度.圖2中P1、P2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n1、n2是P1、P2由汽車反射回來(lái)的信號(hào).設(shè)測(cè)速儀勻速掃描，P1、P2之間的時(shí)間間隔t=1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度是v=340m/s.若汽車是勻速行駛的，則根據(jù)圖2求：（1）汽車在接收到P1、P2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離；（2）汽車的速度.五、超聲波測(cè)速第十七張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月S1-s2超聲波測(cè)速儀測(cè)量車速測(cè)量原

10、理分析：第十八張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月所以汽車接收到P1、P2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離為：【解析】從題中的圖2可以看出，發(fā)出超聲波信號(hào)P1到接收到反射信號(hào)n1的時(shí)間為：此時(shí)汽車離測(cè)速器距離為同樣可求得信號(hào)P2到接收到反射信號(hào)n2的時(shí)間為: ，設(shè)汽車運(yùn)行17m的時(shí)間為t，也就是汽車接收到P1與P2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間間隔，圖2可知為所以汽車行駛速度.第十九張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者接收到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。依據(jù)此原理，速度的測(cè)量便轉(zhuǎn)化成了頻率的測(cè)量。例如：一個(gè)觀察者站在鐵路附近,測(cè)得迎面勻速而來(lái)的火車汽

11、笛聲的頻率為f1=440Hz,當(dāng)火車駛過他身旁后, 測(cè)得汽笛聲的頻率降為f2=392Hz.運(yùn)用多普勒效應(yīng)可求出火車的速率。 (空氣中的聲速v=330m/s)六、多普勒效應(yīng)測(cè)速法第二十張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月測(cè)量原理分析：設(shè)汽笛原來(lái)的頻率為f，火車的速率為u，根據(jù)多普勒效應(yīng)當(dāng)火車駛近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率為 ，當(dāng)火車駛離觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率為 ，由上述兩式解得火車的速率。第二十一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 例6 （2005年高考 上海）一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn)，使二者間

12、連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線。圖7為該裝置示意圖，圖8為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線。橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度，圖中t11010-3s，t20810-3s。七、激光傳感器測(cè)速第二十二張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月利用圖8中的數(shù)據(jù)求1s時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；說(shuō)明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向；求圖8中第三個(gè)激光信號(hào)的寬度t3。解析 由圖象得轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期角速度激光器和探測(cè)器沿半

13、徑由遠(yuǎn)中心向邊緣移動(dòng)，（理由為：由于脈沖寬度逐漸變窄，表明光信號(hào)通過狹縫的時(shí)間逐漸變小即圓盤上對(duì)應(yīng)探測(cè)器所在位置的線速度逐漸增加，因此，激光器向邊緣移動(dòng)）。第二十三張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)狹縫寬度為d，探測(cè)器接收到的第i個(gè)時(shí)距轉(zhuǎn)軸的距離為ri，第i個(gè)脈沖寬度為激光器和探測(cè)器沿半徑的運(yùn)動(dòng)速度為v. 由兩式得 點(diǎn)評(píng)：激光器、傳感器、計(jì)算機(jī)終端顯示技術(shù)都屬于高科技，但最終解決問題的關(guān)鍵是圓盤的圓周運(yùn)動(dòng)和激光器沿半徑方向勻速運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性處理問題。 。第二十四張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 例(2000年全國(guó)高考題)一輛實(shí)驗(yàn)小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長(zhǎng)直軌道勻速向右

14、運(yùn)動(dòng)。有一臺(tái)發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在小轉(zhuǎn)臺(tái)M上，到軌道距離MN為d=10m，如圖2所示。轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束在水平面內(nèi)掃描，掃描一周的時(shí)間T=60s，光速運(yùn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示。當(dāng)光速與MN的夾角為45時(shí)，光束正好射到小車上。如果再經(jīng)過t=2.5s光束又射到小車上，則小車的速度多大？(結(jié)果保留兩位數(shù)字) 八、激光掃描測(cè)車速 第二十五張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月解析：在t內(nèi)，光束轉(zhuǎn)過的角度如圖有兩種情況：（1）當(dāng)光束照射小車時(shí)，小車正接近N點(diǎn)，則光束與MN的夾角由45變?yōu)?0，故車速 （2）當(dāng)光束照射小車時(shí)，小車正在遠(yuǎn)離N點(diǎn)，則t內(nèi)光束與MN的夾角由45變?yōu)?0，故車速 點(diǎn)評(píng)：此題

15、的情景設(shè)計(jì)獨(dú)具匠心，只有突破兩大障礙：即空間位置的對(duì)稱性及t時(shí)間應(yīng)為光束與小車兩次相遇的時(shí)間，才能順利求解。本題旨在考查學(xué)生獲取信息和消化信息的能力，達(dá)到培養(yǎng)思維的發(fā)散性和嚴(yán)密性。 測(cè)量原理分析：第二十六張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 例(1999年上海高考題)為了測(cè)定某輛轎車在平路上起動(dòng)時(shí)的加速度(轎車起動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)可近似看做勻加速運(yùn)動(dòng))，某人拍攝一張?jiān)谕坏灼隙啻纹毓獾恼掌?所示。如果拍攝時(shí)每隔2秒曝光一次，轎車車身總長(zhǎng)為4.5m，那么這輛轎車的加速度為() A、1m/s2B、2m/s2C、3m/s2D、4m/s2 九、攝影曝光測(cè)車速 第二十七張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2

16、022年6月解析：因車身長(zhǎng)度4.5m，從圖中可看出每一大格表示1.5m，(右側(cè))每一小格為0.3m，這樣從比例的角度，可算得兩段距離S1=12.0m和S2=20.1m，則 故正確選項(xiàng)為(B)。 點(diǎn)評(píng)：此題是應(yīng)用攝影曝光的方法解決實(shí)際問題的題目，具有鮮活的物理情景，能否將物理學(xué)的方法靈活應(yīng)用于生活是關(guān)鍵，同時(shí)也對(duì)識(shí)圖、用圖能力提出了較高的要求。一旦揭開謎底，發(fā)現(xiàn)用到的物理知識(shí)卻是如此的“樸素”，這種把“高起點(diǎn)低落點(diǎn)”、“低知識(shí)高能力”有機(jī)結(jié)合到同一題目之中，堪稱絕妙。 測(cè)量原理分析：第二十八張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例5 （2002年高考 上海）如圖6所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈

17、沖測(cè)量車速和行程的裝置的示意圖，為光源，為光電接收器，、均固定在車身上，為小車的車輪，為與同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理量或數(shù)據(jù)是_車輪半r和齒輪齒數(shù)P；小車速度的表達(dá)式為v_；行程的表達(dá)式為s_。十、光電脈沖測(cè)速第二十九張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月。要求齒輪邊緣的線速度，即車速，還須測(cè)出C的半徑R，這樣小車的速度為解析 A點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)齒輪間隙變成脈沖光信號(hào)，因此脈沖數(shù)目與齒輪數(shù)p有關(guān)；由n和p可以確

18、定出單位時(shí)間內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)為依次可以得出齒輪的角速度由于累計(jì)圈數(shù)為，故行程為。點(diǎn)評(píng)：本題貼近實(shí)際生活，實(shí)用性強(qiáng)。解決本題的關(guān)鍵在于抓住與小車速度相關(guān)的物理量（車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速n與車輪半徑R），對(duì)此進(jìn)行分析，并利用運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式求解。測(cè)量原理分析：第三十張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月十一.旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒測(cè)速第三十一張，PPT共三十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例(1999年上海保送生測(cè)試題)為了測(cè)量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采用圖4的裝置，它是由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測(cè)量記錄儀組成(記錄測(cè)量?jī)x未畫出)。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來(lái)，就能求出列車在各位置的速度和加速度。如圖4-1所示，假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度B=0.004T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面相垂直，磁體的寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，長(zhǎng)L=0.2m，電阻R=0。4(包括引出線的電阻)。測(cè)試記錄下來(lái)的I-s圖，如圖4-2所示。(1)試計(jì)算在離O(原點(diǎn))30m、130m處列車的速度v1和v2的大小。(2)假設(shè)列車做的