19：对六种瞬时速度测量方法的研究
测定物体瞬时速度的方法集锦
测定物体瞬时速度的方法集锦作者：李刚来源：《中学物理·高中》2013年第05期新课程教材中从极限的概念定义了速度：把平均速度=ΔxΔt中的Δt取得小一些，物体在从t到t+Δt这样一个较小的时间间隔内，运动快慢的差异也就小一些.Δt越小，运动的描述就越精确.当Δt非常非常小时，我们把ΔxΔt称作物体在t时刻的瞬时速度.这个定义也给我们怎样测量物体的瞬时速度提供了实验依据.以下介绍几种测定速度的常用方法.方法一：用打点计时器测物体的速度方法简介：打点计时器每隔0.02 s打一个点，符合Δt非常非常小的条件，可根据打点计时器在纸带上打出的点的距离与对应的时间比值来求解物体的速度.例1用打点计时器研究物体的自由落体运动得到如图1所示一段纸带，测得AB=7.65 cm，BC=9.17 cm.已知交流电频率为50 Hz，则打B点时的瞬时速度为m/s.解析由匀变速直线运动的规律，中间时刻的速度等于一段时间的平均速度，所以和题中所得结果相差不大，完全在实验误差范围内.当然实验中取的点离B点越近（比如AB中间时刻的点），求得B点速度结果越精确.方法二：用频闪照相测物体的速度方法简介：频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段.在暗室中，照相机的快门处于常开状态，光源是一只闪光灯，它每隔0.02 s闪亮一次，闪亮的时间很短，只有大约1/1000 s.光源发光时物体被照亮，底片就记录下这时物体的位置.因此对此类问题求物体速度的方法与打点计时器的纸带分析类似.例2如图2所示小球连续运动的频闪照片，通过对照片的分析就可知道它的运动速度大小.请你用尺量一量，再算一算，它的运动速度最接近下面哪一个点评正确读取频闪照片上反映的物理信息是解决问题的关键，照片上两个小点之间的间隙越大，说明速度越慢，间隙越小，说明速度越快.在解决此类问题时，特别注意照片上物体运动尺度和实际尺度之间的比例关系.方法三：用红外线、超声波传感器测物体的速度方法简介：如图3所示，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，B盒装有红外线接收器和超声波接收器.A盒固定在被测的运动物体上，B盒固定在桌面上或滑轨上.测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲（即持续时间很短的一束红外线和一束超声波），B 盒收到红外脉冲时开始计时，收到超声波脉冲时计时停止.根据两者的时差和空气中的声速，计算机自动算出A与B的距离（红外线的传播时间可以忽略）.经过短暂的时间ΔT后，传感器和计算机系统自动进行第二次测量，得到物体的新位置.算出两个位置差，即物体运动的位移Δx，系统按照v=ΔxΔt算出速度，显示在荧光屏上.所有这些操作不到1 s的时间内自动完成.例3如图4是一种运动传感器的原理图.已知系统进行第一次测量的时间差为t1，经过Δt 时间，系统再进行第二次测量时的时间差为t2；若空气中的声速为v0，求被测物体的运动速度.解析以B盒接收超声波的孔为坐标原点，向右为坐标轴正方向.第一次B盒接收到超声波时，A盒超声波发射孔的坐标x1=v0t1，第二次B盒接收到超声波时，A盒超声波发射孔的坐标x2=v0t2，该小车的运动速度点评解决此类问题，分清两次反射物体的运动过程，弄清光速、超声波速度及物体速度速度的关系是关键.从=ΔxΔt可知，当Δt较大时，测的是物体的平均速度，当Δt很小时，测的是物体的瞬时速度.方法四：用数字计时器测物体的速度方法简介：计时系统的工作要借助于光源和光敏管（统称光电门，如图5所示）.光源与光敏管相对，它射出的光使光敏管感光.当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间的长短，通过数码屏显示出来.根据遮光条的宽度d和遮光时间Δt，可以算出滑块经过时的速度v=dΔt.因为这样的计时系统可以测出0.001 s的时间，并且能直接以数字显示，所以又叫数字毫秒计.例4某实验小组利用如图6所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系.做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=；经过光电门2时的速度表达式v2=，滑块加速度的表达式a=.（以上表达式均用已知字母表示）.点评用激光数字计时器测定物体的瞬时速度就是从速度的极限定义出发来测的，减小瞬时速度的测定误差要减小遮光条的宽度.方法五：用超声波测物体的速度方法简介：如图7所示，固定不动的小盒B向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动的物体反射后又被B盒接收.根据发射与接收超声波脉冲的时间差可以得到B盒与运动物体的距离.这个道理与雷达测距的道理一样.例5利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关量.图8甲中仪器A 和B通过电缆线相接，B为超声波反射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号源而且能将B 收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形.现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0发射一短促的超声波脉冲（如图8乙中幅度大的波形），而B接收到的由小车C反射回的超声波经仪器A处理后显示如图乙中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在乙图中标出，其中T0和ΔT为已知量，另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v0，则根据所给信息，求小车的运动方向和小车速度的大小.解析从图可以看出接收到反射波的时间越来越长，说明小车远离B，即小车向右运动.发出第一个脉冲时，设车仪相距s0，有点评解决此类问题，弄清时间与时刻、位置与位移的关系，建立清晰的物理情景是关键！而大部分同学在这方面很欠缺.测定物体瞬时速度的方法很多，从以上可看出速度的测定过程多借助于先进的高精密仪器.而当准确测定物体运动的瞬时速度以后，就可进一步利用运动学公式或v-t图象求解加速度，利用动能定理求功的大小，进而顺利地测定其它物理量，验证物理规律.所以瞬时速度的测定成为各地区高考命题的热点.。
物理实验中设计测量瞬时速度的几种方案
物理实验中设计测量瞬时速度的几种方案湖北省罗田县第一中学 周志文在物理实验中，瞬时速度是经常要测量的物理量，并且在近几年高考当中出现的频率比较高，2010年安徽卷、2010年广东卷、2008年四川卷等都有出现。
但是在实际操作当中，它是不便直接测量的，因此在设计实验中，我们要将实验中将不易测的瞬时速度转化为容易测量的物理量，再根据相关的物理知识进行处理，从而得出瞬时速度。
一、定义式测瞬时速度 根据瞬时速度的定义式0limt r dr v t dt∆→∆==∆，当时间趋近于无零时，平均速度和瞬时速度相等。
因此测速的关键是测出物体在微小时间t ∆内发生的微小位移Δr ，然后便可由t r v ∆∆=求出物体在该位置的瞬时速度，光电门测速原理就是如此。
例1：（2008四川卷）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。
盘边缘上固定一竖直的挡光片。
盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1 所示。
图2为光电数字计时器的示意图。
光源A 中射出的光可照到B 中的接收器上。
若A 、B 间的光路被遮断，显示器C 上可显示出光线被遮住的时间。
挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。
圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。
由图可知，（l ）挡光片的宽度为_____________mm 。
（2）圆盘的直径为_______________cm 。
（3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0 ms ，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。
解析：由螺旋测微器与游标卡尺的读数规则可得挡光片的宽度d=10.243mm ，圆盘的直径D=24.220cm 。
要测圆盘转动的角速度，根据圆周运动公式rv =ω，先测出圆盘边缘的线速度，由于挡光板的宽度非常小，挡光时间非常短，故瞬时速度和平均速度相等t d v =，故圆盘转动的角速度s rad s rad Dt d D v r v /9.16/105010220.2410243.10222323=⨯⨯⨯⨯⨯====---ω 二、留迹法测瞬时速度留迹法即是利用某些特殊的手段，把运动物体的位置、轨迹图象记录下来，再根据物体运动性质对其进行研究，根据运动学知识可以计算出瞬时速度。
实验中测量物体瞬时速度的方法
实验中测量物体瞬时速度的方法徐州五中张启【案例背景】物理学科在进行高考的专题复习时，力学实验都是重点。
在力学实验的复习过程中，我发现大多数的实验都含有对物体瞬时速度的测量。
例如：在研究匀加速直线运动的实验中，要求先测量速度，然后作出速度图像，再求出加速度的大小。
在探究物体加速度和力、质量的关系的实验时，同样也需要测量速度。
而在验证机械能守恒的这个实验中，也是先测量速度，然后计算出物体的动能，从而验证机械能是否守恒。
显然，在进行力学实验中，学会测量物体瞬时速度是非常重要的。
然而在课本的介绍中，实验中的测速仪器只是打点计时器，打点计时器在测量物体的瞬时速度时也有很大的局限性，它只适用匀速直线运动和匀变速直线运动的测速，对于其他运动一般不适用。
因此在近两年的高考实验考查中，对于速度的测量都进行的改进，例如：在08年江苏高考中就利用平抛的规律测出物体的速度，进而验证物体在光滑斜面上运动时的机械能守恒。
在09年的全国高考试卷中考查就是利用光电门来测量物体的速度，进而了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系。
因此我在物理实验的专题复习时，安排了这节课，总结实验中测量物体速度的方法。
【关键词】物理高考复习力学实验测量物体的速度方法【教学案例】一．打点计时器测量物体的速度原理：物体做匀变速直线运动时，中点时刻的瞬时速度等于该段的平均速度适用范围：匀变速直线运动例题：(07天津)某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。
他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。
他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。
测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为_ _m/s，小车运动的加速大小为_ m/s2,AB的距离应为 cm。
瞬时速度的测量的实验原理
瞬时速度的测量的实验原理
瞬时速度是指物体在某一瞬间的速度，可以通过实验进行测量。
下面是一种常见的实验原理，用于测量物体的瞬时速度：
1. 首先，确定一个参考点。
这可以是一个固定的位置或一个标记点，用于测量物体的位置。
2. 安装一个计时器或计时设备，以测量物体通过参考点的时间。
3. 将物体放置在一个直线轨道上，确保物体在轨道上运动，并且可以自由地通过参考点。
4. 在物体通过参考点的同时，开始计时。
5. 当物体通过参考点时，停止计时器并记录经过的时间。
6. 重复上述步骤多次，以获得更准确的结果。
7. 根据时间和物体通过的距离，计算瞬时速度。
瞬时速度可以通过物体通过的距离除以经过的时间来计算。
请注意，这只是一种常见的实验原理，实际的测量方法可能因具体情况而异。
在
进行实验时，请确保安全，并根据具体的实验要求进行操作。
初中物理教案测量速度的方法与实验
初中物理教案测量速度的方法与实验一、引言测量速度是初中物理中的重要内容之一，它有着广泛的应用。
通过测量物体在单位时间内所经过的距离，我们可以准确地评估物体的运动状态。
本教案将介绍几种常用的测量速度的方法与实验，以帮助学生深入理解速度的概念和测量方法。
二、方法一：平均速度法1. 实验目的：通过测量物体在一段时间内所运动的总距离，计算出其平均速度。
2. 实验步骤：a. 准备一个直线跑道，长度为已知值D。
b. 让学生分组进行实验，每组选取一个小球作为实验对象。
c. 学生将小球从跑道的起点处释放，并用计时器记录小球经过终点所用的时间t。
d. 根据已知距离D和所用时间t，计算出小球的平均速度v。
3. 实验记录表格：| 小组编号 | 已知距离D (m) | 所用时间t (s) | 计算出的平均速度v (m/s) ||----------|--------------|---------------|------------------|| 1 | | | || 2 | | | || ... | | | |4. 实验结果分析：a. 学生们可根据实验记录表计算出各组小球的平均速度。
b. 学生们应该发现，小球在相同距离下，所用时间越短，其平均速度越大。
5. 实验讨论：a. 学生们可讨论实验过程中可能引起误差的因素，例如计时不准确、摩擦力等。
b. 学生们可探讨如何改进实验方法，以提高测量速度的准确性。
三、方法二：瞬时速度法1. 实验目的：通过测量物体在某一瞬间的位置变化，计算出其瞬时速度。
2. 实验步骤：a. 准备一条直线跑道，长度为已知值D，并在跑道上规定几个测量点。
b. 让学生选择一个测量点，并在该测量点上放置一个光电门。
c. 将小球从跑道的起点处释放，并保持其运动方向通过测量点的光电门。
d. 光电门将记录下小球通过的时间点，学生们可将这一时间记录下来。
e. 将小球放置在其他测量点上重复上述步骤，记录下不同测量点的时间点。
瞬时速度怎么求有哪些方法
瞬时速度怎么求有哪些方法瞬时速度是物理学中常用到的一个知识点。
下面是由编辑为大家整理的“瞬时速度怎么求有哪些方法”，仅供参考，欢迎大家阅读本文。
瞬时速度运动物体在某时刻或某位置的速度，叫做瞬时速度，表示运动物体在某一时刻或某一位置时的速度，简称速度。
瞬时速度是矢量，某一时刻(或经某一位置时)瞬时速度的方向，即是这一时刻(或经过一位置时)物体运动的方向。
如果物体做匀速直线运动，他在运动过程中速度保持不变，那么他任何时刻的瞬时速度和整个运动过程的平均速度也相同。
瞬时速度是一个矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体运动方向相同，它的大小叫做瞬时速率。
求解方法匀变速直线运动：物体从t到t+△t的时间间隔内的平均速度为△s/△t，如果△t无限接近于0，就可以认为△s/△t表示的是物体在t时刻的速度。
在匀变速直线运动中，某一段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度(即中间时刻的瞬时速度)。
在匀变速直线运动中，中间位移瞬时速度应为：普通运动：只能求出估计值。
向左右两边各延伸一段趋于0的时间△x/△t即可。
匀速运动：平均速度即是瞬时速度。
匀速直线运动的速度即为平均速度。
瞬时速度简称速度(通常说的.速度是指平均速度)，但是在解题、学术方面碰到“速度”一词，如果没有特别说明均指瞬时速度。
理论上来说，瞬时速度只是一个估计值，精确计算的时间应无限接近于0，但不为0。
方向：瞬时速度的方向，即该点在轨迹上运动的切线方向。
瞬时速度和平均速度：在匀变速直线运动中，物体运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
瞬时速率和瞬时速度：瞬时速度是矢量，既有大小又有方向;而瞬时速率是标量，只有大小没有方向;瞬时速度的大小是瞬时速率。
计算公式针对不同运动形式，计算公式是不一样的。
1、如果是匀速运动，瞬时速度不变;2、如果是匀变速直线运动，其公式为：v(t)=v0+at;3、如果是自由落体运动：v(t)=gt;4、如果是上抛运动：v(t)=v0-gt;5、如果是下抛运动：v(t)=v0+gt;6、如果是平抛运动，需要利用平行四边形定则分解，再求合速度：v(t)=根号[v0平方+(gt)平方]。
测瞬时速度的原理
测瞬时速度的原理瞬时速度是指物体在某一时刻的瞬时瞬时速度。
它是一个瞬时的速度值，可以用来描述物体在某一时刻的运动状态。
在物理学中，瞬时速度的测量原理是通过求取物体在一个极短时间内移动的距离，然后除以这个时间间隔来得到的。
为了更好地理解瞬时速度的测量原理，我们可以通过一个具体的例子来说明。
假设我们要测量一辆汽车在某一时刻的瞬时速度。
首先，我们需要选择一个合适的时间间隔，比如1秒。
然后，我们记录下汽车在这1秒钟内所移动的距离，比如50米。
最后，我们将这个移动的距离除以时间间隔1秒，得到汽车在这一时刻的瞬时速度，即50米/秒。
在实际的测量中，我们可以使用各种方法来测量物体的瞬时速度。
常见的方法有利用速度计、GPS定位系统和雷达测速仪等。
下面我们分别介绍这几种方法的原理和应用。
首先是利用速度计来测量瞬时速度。
速度计是一种可以测量物体速度的仪器。
它的原理是通过测量物体在一个极短时间内移动的距离，然后除以这个时间间隔来得到瞬时速度。
速度计可以通过多种方式实现，比如使用激光测距仪、光电传感器等。
速度计广泛应用于各个领域，比如汽车行业、航空航天领域等。
其次是利用GPS定位系统来测量瞬时速度。
GPS定位系统是一种基于卫星定位的系统，可以用来测量物体的位置和速度。
它的原理是通过接收多颗卫星发射的信号，然后计算物体的位置和速度。
GPS 定位系统广泛应用于导航、船舶定位、车辆追踪等领域，可以实时测量物体的瞬时速度。
最后是利用雷达测速仪来测量瞬时速度。
雷达测速仪是一种利用雷达技术来测量物体速度的仪器。
它的原理是通过发射一束电磁波，然后测量电磁波被物体反射后的频率变化，从而计算物体的速度。
雷达测速仪广泛应用于交通管理、交通安全等领域，可以准确测量车辆的瞬时速度。
除了以上几种方法外，还有许多其他的方法可以测量物体的瞬时速度。
比如利用光电传感器、声纳测速仪等。
这些方法各有优缺点，适用于不同的场景和需求。
总的来说，测量瞬时速度的原理是通过求取物体在一个极短时间内移动的距离，然后除以这个时间间隔来得到的。
瞬时速度测量和分析
瞬时速度测量和分析实验指导书（斯德克警用测速雷达仪）一、实验目的通过本次实验，使得操作者能熟练掌握斯德克警用测速雷达仪的基本功能和使用方法，并能对所采集数据进行相关统计学分析。
二、实验要求z明确实验目的，弄懂实验原理；z了解仪器性能，熟悉操作步骤；z学会控制实验条件,知道如何实验、判断结果的可靠程度；z尊重实验客观事实，正确分析记录数据；z合理做出实验结论，独立完成实验报告。
三、实验原理利用多普勒频率变化技术来测量移动车辆的速度。
这项技术是基于多普勒原理建立起来的，即雷达把微波发射到一个移动的物体上时，将会反射回一个与目标速度成比例的雷达信号，内部的线圈将该信号进行处理后得到一个频率的变化，通过DSP（数字信号处理）技术处理后便得到目标速度。
不论驶近的车辆还是远离的车辆都会产生频率变化，因此，任何方向的车辆都会被测量到速度。
四、实验内容z了解实验仪器原理、注意事项；z熟悉雷达测速仪面板及各功能键使用；z运用固定型音叉对测速雷达进行检验；z掌握在固定模式下测量瞬时速度；z分别测量深南大道深大北门附近车段主车道双向大型车及小汽车瞬时速度；z每个方向及车型分别测量40个瞬时速度，并进行记录；五、注意事项z实验地点的选择在运用雷达测速仪进行实验时，应避免在公交站或转弯口进行车辆，以避免由于车道拥堵造成实验结果不够理想，尽量选择在两个公交站中间直线路段进行测量实验。
z实验过程干扰源和清除方法许多干扰源（包括自然存在的和人为造成的）都会造成读数错误或性能降低。
使用者应注意以下症状并按照步骤进行操作以避免出现错误。
地形：雷达波不能穿过大部分固态的物体，包括树叶。
使用时需保证雷达与目标之间没有障碍。
玻璃也可反射雷达波，因此当雷达通过巡逻车玻璃进行发射时，测量距离会缩短。
雨：雨能吸收和分散雷达信号，这将造成测量距离的缩短，同时有可能获得的速度读数为雨滴的速度。
电子噪音：电子噪音干扰源有霓红灯信号，无线电波信号，电源线，变压器等。
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专题十七：对六种瞬时速度测量方法的研究
方法一：直接测微小位移和微小时间法
对运动物体我们可采用光电计时器、照相机、超声波测速仪等工具来记录物体在微小时间内的位移。
具体如下：
1）、光电计时器测速
1：光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a 、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a 、b 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，图中MN 是水平桌面，Q 是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，让滑块d 从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为22.510s -⨯和21.010
s -⨯，小滑块d 的宽度为0.5cm 。
可测出滑块通过光电门
1的速度v 1=__ ___m/s ，滑块通过光电门2的速度v 2=__ ___m/s 。
2）、照相机拍照测速
2：“神舟”六号载人飞船的发射时，某记者为了拍摄飞船升空的美好瞬间,采用照相机的光圈(控制进光量的多少)是16，快门（暴光时间）是1/60s 拍照，得到照片中飞船的高度是h ，飞船上“神舟六号”四字模糊部分的高度是ΔL ，已知飞船的高度是H 。
由以上数据可粗略求出拍照瞬间飞船的瞬时速度。
3）、超声波反射测速
3.下图是在高速公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，根据发出和接收到的时间差，测出汽车的速度。
图中是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是由汽车反射回来的信号。
设测速仪匀速扫描，p 1、、p 2之间的时间间隔Δt ＝1.0s ，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，则根据图可知，汽车在接收到p 1、、p 2两个信号之间的时间内前进的距离是 m ，汽车的速度是____ ____m/s
方法二：测匀变速直线运动位移时间法
1）、打点计时器测速
2）、频闪照片测速
例如：如图所示，是利用频闪照相研究自由落体运动的示意图．闪光频率为10Hz 的闪光器拍摄的照片中A 球有四个像，像间距离已在图中标出，单位为cm ，可以计算出A 球在3位置的速度 2m/s ．
方法三：用平抛或竖直上抛
方法四：电磁感应规律测速法：依据电磁感应定律可将速度测量转化为电压或电流等电学量的测量。
例如：电磁流量计是广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间通过管
内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道.其
中空部分长,宽,高分别为图中的a,b,c.流量计两端与输送流体的管道相连, （图中虚线）.图
中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感强度为B
的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端相连接,I表示测得的电流值,已知液体的电阻率为ρ, 不计电流表的内阻，则可测的导电液体的流速v，进而可测出流量Q。