第一章速度、打点计时器、光电门

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人教版物理必修1第一章4：实验(用打点计时器测速度)有答案

人教版物理必修1第一章4：实验（用打点计时器测速度）一、填空题。

1. 打点计时器是记录做直线运动物体的________和________的仪器．电火花打点计时器是其中的一种，其工作电压是________，电火花计时器靠电火花和墨粉打点，当交流电的频率为50Hz时，它每隔________秒打一次点．2. 电磁打点计时器工作时使用________（选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔________s打一次点．其工作时的基本步骤如下：A．当纸带完全通过计时器后，及时关闭电源B．将电磁打点计时器接上相应的电源C．将纸带穿过两个限位孔并从复写纸下面通过D．接通开关，立即拖动纸带运动上述步骤正确的顺序是________．（按顺序填写步骤编号）3. 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器．当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一次点．如图所示为某次实验打出的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选定的计数点，相邻两个计数点的时间间隔为________s，根据图中标出的数据，可以得到实验物体运动的速度v2的大小为________m/s．4. 电磁打点计时器使用________（填“交流”或“直流”）电源，电磁打点计时器的工作电压在________V以下，如果所接电源为50Hz，则打点时间间隔为________s．某同学在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s．则CE两点间的平均速度是________m/s．D点的瞬时速度是________m/s．5. 完成下列关于打点计时器的问题．（1）运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列点迹，纸带上的点迹直接记录了（）A.物体运动的时间B.物体的形状和质量C.物体在不同时刻的速度D.物体在不同时刻的位置和某段时间的位移（2）电火花打点计时器使用交流________V电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比________（选填“偏大”或“偏小”）二、多选题。

人教版高一物理必修1第一章运动的描述全章整体教学设计方案完美版

人教版高一物理必修 1 第一章运动的描绘全章整体教课方案方案第一部分本章概括一、教材剖析1．本章教课内容范围在物理知识方面，本章主要叙述了描绘质点运动的时间、时辰、地点、行程、位移、速度、加快度等基本物理量，以及理解这些物理量所需要的质点、参照系、坐标系等看法。

在物理技术方面，本章主要波及练习使用打点计时器、应用打点计时器丈量刹时速度、作速度 - 时间图象等基本技术。

在物理的思想方法方面，本章主要包含理想模型法、极限的思想、估测的方法（丈量刹时速度）以及初步理解图象法。

2．本章的教课内容在模块内容系统中的地位和作用从知识技术角度讲，本章叙述的质点、参照系、坐标系、地点、位移、时辰、时间、矢量、速度和加快度等不单是下一章学习的基础知识，也是此后力学各章学习的基础知识。

从物理方法角度讲，本章存心识浸透了理想模型的方法、极限的思想方法、矢量的方法、图像的方法以及比值定义法。

这些方法对学习力学，以致高中物理都是重要的。

这些基本看法和方法关于未来从事文科专业研究的学生来说，是必备的科学修养；而极限的思想方法和矢量的思想方法，关于未来从事理科专业研究的学生来说是必备的专业修养。

本章内容不单在物理看法的成立上密度大，基础性强，并且波及到若干个物理学常用的研究方法和典型的实验方法，在教课中着重指引学生掌握这些方法的一般思路和基本操作，存心识地指引学生运用这些方法来思虑和研究自己身旁的物理现象，势必起到事半功倍的作用。

3．本章教课内容整体教课目的（1）经过史实，初步认识近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推进作用。

本条目要修业生从物理学的发展历程，大概认识近代实验科学产生的背景，认识科学家的主要看法和研究方法，领会有关实验的科学思想和方法等，从物理学史的角度认识实验关于物理科学的重要性。

本条目在教课中应突出实验科学的重要性以及物理学与历史、社会等人文科学的联系，以表现学科浸透的课程理念。

（2）经过对证点的认识，认识物理学研究中物理模型的特色，领会物理模型在研究自然规律中的作用。

高中物理课件第1章第4节实验：用打点计时器测速度

[例2] 打点计时器所用电源的频率为50 Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量情况如图1－ 4－6所示，纸带在A、C间的平均速度为____ m/s，在A、 D间的平均速度为____ m/s，B点的瞬时速度更接近于 ____ m/s。
图1－4－6
[解析] A、C 间的位移为 Δx1＝1.40 cm，A、C 间的时间为 Δt1＝0.04 s，所以 A、C 间的平均速度
车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有
光电门，其中A管发出光线，B管接收光线。
当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线
被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电
图1－4－4
门的时间。根据遮光板的宽度 Δx 和测出的时间 Δt，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度( v ＝ΔΔxt )。由于遮光板的宽度 Δx 很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。
二、实验原理 (1)打点计时器的原理及使用：
电火花计时器
电磁打点计时器
结构图示
工作电压
220 V交流电
6 V交流电
打点方式打点周期记录信息
电火花计时器
电磁打点计时器
周期性产生电火花
振针周期性上下振动
0.02 s
位移、时间
0.02 s
(2)与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计数点间的位移 Δx，这两点间的时间间隔可由 Δt＝(n－1)×0.02 s 求得，则平均速度 v＝ΔΔxt ，当 Δt 很短时，可以认为ΔΔxt 为 t 时刻的瞬时速度。
六、误差分析 (1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移Δx 来求平均速度。 (2)测量计数点间的位移x带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O 的距离，再分别计算出各计数点间的距离。

第一章微专题7 实验：探究小车速度随时间变化的规律

微专题7 实验：探究小车速度随时间变化的规律1．求纸带某点瞬时速度v n ＝x n ＋x n ＋12T .2.逐差法求加速度a ＝x 4＋x 3－(x 2＋x 1)4T 2.3.频闪照相(手机连拍)研究方法与纸带法相同，注意闪光时间.4.通过光电门的速度v ＝d Δt. 1．在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f ＝50 Hz 的交流电源．(1)该实验________补偿阻力，________满足钩码的质量远小于木块的质量(均选填“需要”“不需要”)．(2)打下计数点6时纸带的速度v 6＝________(用已知物理量字母x 3、x 4、f 表示)；(3)木块加速度为a ＝________(用已知物理量字母x 1、x 2、x 3、x 4、f 表示)；(4)如果交变电流的频率f >50 Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)．答案 (1)不需要不需要 (2)(x 3＋x 4)f 10 (3)(x 4＋x 3－x 2－x 1)f 2200(4)偏小解析 (1)本实验是“探究小车速度随时间变化的规律”，即只需要测出木块运动的加速度和速度，而不需要测出合力的大小，故不需要补偿阻力，也不需要满足钩码的质量远小于木块的质量．(2)相邻计数点有四个点没有画出，则两相邻计数点的时间间隔为t ＝5T ＝5f，根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有v 6＝x 3＋x 42t ＝(x 3＋x 4)f 10. (3)根据匀变速直线运动的判别式有x 3－x 1＝4a 1t 2x 4－x 2＝4a 2t 2可求得平均加速度为a ＝a 1＋a 22＝(x 4＋x 3－x 2－x 1)f 2200. (4)根据匀变速直线运动的判别式可知加速度的测量值为a ＝Δx t 2＝Δx ·f 225，故频率f >50 Hz 时，测量值的频率偏小，所以求得的加速度偏小．2．(2023·湖北省高中名校联盟第一次联合测评)电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等，是一种电力驱动、具有自我平衡能力的新型绿色环保产品．某同学为了研究平衡车在平直水泥路面上的运动情况，设计了如下实验：将输液用的塑料瓶装适量水，连同输液管一起绑在平衡车的扶手上，调节输液管的滴水速度．某滴水刚落地时开始计时，从下一滴水落地开始依次计数为1、2、3…，当第50滴水刚好落地时停止计时，测得时间为25 s ．该同学骑上平衡车后，先加速到某一速度，然后关闭动力，让平衡车沿着直线滑行．如图所示是某次实验中在水泥路面上的减速阶段水滴及测出的间距值，当地重力加速度g 近似取10 m/s 2，空气阻力忽略不计．根据该同学的测量结果可得出：(所有计算结果均保留两位有效数字)(1)平衡车经过路面上相邻两水滴的时间间隔T ＝________ s.(2)平衡车减速过程的加速度大小a ＝________ m/s 2，运动到G 点的速度大小v ＝________ m/s.(3)设平衡车运动过程中所受阻力的大小是人与车总重力的k 倍，则k ＝________.答案 (1)0.50 (2)0.40 4.6 (3)0.040解析 (1)平衡车经过路面上相邻两水滴间的时间间隔为T ＝t N ＝25.050s ＝0.50 s. (2)根据逐差法，可知加速度大小为a ＝x FH －x HJ 4T 2＝(2.36＋2.26)－(2.16＋2.06)4×0.502 m/s 2＝0.40 m/s 2 运动到G 点的速度大小为v G ＝x FH 2T ＝2.36＋2.262×0.50m/s ＝4.6 m/s. (3)由(2)知平衡车减速过程中的加速度大小为a ＝0.40 m/s 2根据牛顿第二定律，有F f ＝kmg ＝ma解得k ＝0.040.3．(2023·安徽芜湖市质检)实验小组用图(a)所示的装置测量当地的重力加速度，由气垫导轨下的刻度尺测得光电门1、2之间的距离L ＝1.500 m ，遮光条通过光电门的时间可通过与光电门相连的数字计时器读出．测得滑块和槽码的质量分别为M 1＝0.5 kg 和M 2＝1.0 kg.(1)用游标卡尺测量该遮光条的宽度，如图(b)所示，则遮光条的宽度d ＝________ cm.(2)水平气垫导轨充气后，滑块由静止释放，运动过程中槽码未落地，记录滑块经过光电门1、2的遮光时间分别为1.8×10－3 s 、0.9×10－3 s ，则滑块经过光电门2的瞬时速度为______m/s(结果保留两位有效数字)．(3)测出当地的重力加速度g ＝________ m/s 2(结果保留三位有效数字)．答案 (1)0.450 (2)5.0 (3)9.38解析 (1)依题意，游标卡尺读数为 4 mm ＋10×0.05 mm ＝4.50 mm ＝0.450 cm.(2)依题意，经过光电门2的速度为v 2＝d Δt 2＝0.450 cm 0.9×10－3 s＝5.0 m/s. (3)依题意，经过光电门1的速度为v 1＝d Δt 1＝0.450 cm 1.8×10－3 s＝2.5 m/s 则滑块运动加速度为a ＝v 22－v 122L＝6.25 m/s 2 根据牛顿第二定律有M 2g ＝(M 1＋M 2)a解得 g ＝9.38 m/s 2.4.(2023·青海西宁市模拟)频闪摄影是研究物体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，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，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，如图所示是小球下落时的频闪照片示意图，已知频闪仪每隔0.05 s 闪光一次，当地重力加速度大小为9.80 m/s 2，照片中的数字是竖直放置的刻度尺的示数，单位是cm.利用上述信息可以求出：(1)小球下落至C 点时的速度大小为________ m/s(结果保留3位有效数字)．(2)小球下落的加速度大小为________ m/s 2(结果保留3位有效数字)．(3)小球下落过程中所受空气阻力约为重力的________倍(结果保留2位小数)．答案 (1)1.50 (2)9.60 (3)0.02解析 (1)由于频闪照相的时间间隔相同，所以有v C ＝x BD 2T ＝1.50 m/s. (2)小球做匀加速直线运动，故有x BC －x AB ＝a 1T 2x CD －x BC ＝a 2T 2a ＝a 1＋a 22解得a ＝9.60 m/s 2.(3)小球下落过程中有mg －F f ＝ma解得F f ＝m (g －a )所以F f mg ＝g －a g≈0.02. 5．如图甲，将长直木板B 支成斜面，挡光片P 固定在小车C 的前端，光电门G 固定在木板的侧面A 处．让小车在斜面上的同一位置O 由静止释放，分别测得宽度Δx 为2 cm 、4 cm 、6 cm 、8 cm 、10 cm 的不同挡光片的挡光时间Δt (每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐)，并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度v (v ＝Δx Δt )，画出v －Δt 图像如图乙．(1)实验中挡光片的宽度是多少时，求得的速度最接近小车过A 点时的瞬时速度________．A ．2 cmB ．6 cmC ．10 cmD ．8 cm(2)小车前端过A 处的瞬时速度大小为________ m/s.(3)小车的加速度大小为________ m/s 2.答案 (1)A (2)0.380 (3)0.736解析 (1)根据v ＝Δx Δt 得挡光片宽度越小，Δx Δt越接近小车过A 点时的瞬时速度，故选A. (2)v －Δt 图像与纵坐标轴的交点为小车前端过A 点的速度大小，因此根据v －Δt 图像有v A ＝0.380 m/s.(3)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得挡光片通过光电门的平均速度v ＝v A ＋12a Δt ，在v －Δt 图像中，图像的斜率大小等于小车的加速度的12，则有a 2＝k ＝Δv Δt ＝0.472－0.380250×10－3 m/s 2＝0.368 m/s 2，解得a ＝0.736 m/s 2.。

高一上学期人教版物理必修一讲义：第一章第4节打点计时器测速度要点梳理

打点计时器测速度【学习目标】1．知道电磁打点计时器、电火花计时器的构造及工作原理2．学会使用打点计时器3．会用打出的纸带求加速度、瞬时速度4．能通过纸带上点的位置关系分析物体运动【要点梳理】要点一、电磁打点计时器与电火花计时器的构造和工作原理要点诠释：1.电磁打点计时器及电火花计时器的构造电磁打点计时器及电火花计时器的构造分别如图甲、乙所示．2.电磁打点计时器的原理电磁打点计时器是利用电磁原理打点计时的一种仪器，它的工作原理可以用图甲、乙来说明．当线圈中通入的交流电为正半周时，设电流方向如图甲所示，则线圈中被磁化的钢制簧片左端为N极，永久磁铁使簧片受到一个向下的力；当交流电转为负半周时，电流方向如图乙所示，簧片左端变为S极，永久磁铁使簧片受到一个向上的力．随着交变电流方向的周期性变化，簧片周期性地受到向下、向上的力就振动起来．位于簧片一端的振针随簧片的振动而在复写纸上打点．如果在复写纸下有运动的纸带，振针就在纸带上打出了一系列的点．交流电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一个点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔是0.02s．3.电火花计时器的工作原理电火花计时器的原理与电磁打点计时纸带问题分析器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉，它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器．使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔．当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一行点迹．当电源频率是50Hz时，也是每隔0.02s打一次点．4.电磁打点计时器与电火花计时器的比较①两种计时器使用的都是交流电源；当电源的频率为50Hz时，都是每隔0.02s打一个点．②电磁打点计时器使用4～6V交流电，电火花打点计时器工作电压是220V交流电．③无论是使用电磁打点计时器还是使用电火花计时器，打出的纸带上的点，都记录了纸带运动的时间．如果纸带是跟物体连接在一起的，纸带上的点就相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究点之间的距离，就可以了解在不同时间里物体发生的位移、速度的大小和变化情况．④电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力比较小，实验误差较小．5.使用打点计时器的注意事项①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸下穿过．将计时器接入50Hz交流电源，从交流4V开始，观察振片振动情况，若振片振幅较小，再升高电压至6V；对电火花计时器，应将墨粉纸盘套在纸盘轴上，两条纸带要对齐穿过限位孔，墨粉纸盘夹在中间，使用220V交流电源．②开启打点计时器，待1～2s再拖动纸带打出点，观察点迹是否清晰，打完纸带后，立即关闭电源．③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正时大致从以下方面注意：电源电压较低情况下，可适当提高(对电火花计时器这种情况较少)；调整复写纸位置或更换复写纸(或墨粉纸盘)；调整打点计时器．④调整打点计时器．如果打不出点，首先要检查压纸框的位置是否升高，阻碍了振片上的振针打不到纸带上，若是，可将压纸框向下压，恢复到原来的位置．这种情况一般是由于操作不当引起的．另外也可能是振片没有工作，在共振情况下，此时可松动固定振片的螺丝，适当调节振片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作．如果振片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直到打出点为止．若振针向下调节过长，则打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细．⑤如果将打点计时器错接在学生电源的直流电源上(非稳压电源)，也能在纸带上打出点迹，这是因为直流输出单向脉冲电流，频率为100Hz，会导致数据处理时错误．⑥使用电火花计时器时，若用一条纸带要将纸带压在墨粉纸盘下，打完一条纸带后要将墨粉纸盘转一角度再打另一纸带，否则会只用纸盘的某一位置，打出的点迹颜色较淡；若使用双纸带，将墨粉纸盘夹在中间，拖动时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉纸盘会随纸带转动，电火花将墨粉纸盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，点迹颜色较重，而上面的纸带没有点迹，可重复使用，但用两条纸带时摩擦阻力较大．不管用哪种方法，打完纸带后都应立即关闭电源．要点二、实验原理和步骤、注意事项要点诠释：1.实验目的①进一步练习打点计器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法．②利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律．2.实验器材附有滑轮的长木板、小车、带小钩的细线、钩码若干、打点计时器、纸带、刻度尺、导线、交流电源．3.实验原理把纸带跟运动物体连接在一起，并穿过打点计时器，这样纸带上的点不但记录了物体的运动时间，而且相应地表示运动物体在不同时刻的位置，研究这些点的情况，就可以了解物体的运动情况．4.实验步骤①把附有滑轮的长木板放在实验台上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示．②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上合适的钩码．放手后，看小车能否在木板上平衡地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在车的后面．③使小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，再按同样的方法(不改变钩码个数)打出两条纸带．从这三条纸带中选用一条最清晰的，记录为纸带Ⅰ．④增加一个钩码，按上述方法打出纸带Ⅱ．⑤在打纸带I时的基础上减少一个钩码，仍按上述方法打出纸带Ⅲ．⑥整理器材．5.注意事项(1) 平行：纸带和细绳要和木板平行．(2) 一先一后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验后应先断开电源后取纸带．(3) 防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞．(4) 减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.(5)弄清间隔：要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s．(6)仔细描点：描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位．用细铅笔认真描点．要点三、实验数据的处理要点诠释：1. 纸带上点的意义①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔．2.纸带的选取从三条纸带上选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点．为计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间间隔，即T ＝0.1s ．3.采集数据的方法如图所示，不直接测量两个计数点间的距离，而是要先量出各个计数点到计时零点的距离x 1、x 2、x 3、x 4…然后再计算出相邻的两个计数点的距离．11x x ＝，221x x x -＝，332x x x -＝，445x x x -＝，554x x x -＝．4. 根据纸带分析物体的运动情况并计算速度(1)根据纸带分析物体的运动情况并计算平均速度①在纸带上相邻两点的时间间隔均为0.02s(电源频率为50Hz)，所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度小．②根据x v t ∆=∆，求出任意两点间的平均速度，这里△x 可以用直尺测量出两点间的距离，△x 为两点间的时间间隔数与0.02s 的乘积．这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度．(2)粗略计算瞬时速度某点E 的瞬时速度可以粗略地由包含E 点在内的两点间的平均速度来表示，如图所示，DG F v v =或DF E v v =．【说明】在粗略计算E 点的瞬时速度时，可利用x v t∆=∆公式来求解，但需注意的是，如果取离E 点越接近的两点来求平均速度，这个平均速度越接近E 点的瞬时速度，但是距离过小会使测量误差增大，应根据实际情况选取这两个点．各计数点的瞬时速度用平均速度来代替，即1212x x v t ∆+∆=∆，2322x x v t∆+∆=∆…(△t 为相邻两个计数点之间的时间间隔)将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下表中：计数点位置编号n 0 1 2 3 4 5 6时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相邻两计数点间的距离s/m对应计数点的速度v/(m ·s －1)5.由实验数据得到v-t 图象①如何由实验数据得出v-t 图象有了原始实验数据，如何更好地确定运动规律呢?最好的方法是作v-t 图象，具体的运动规律便能直接显现．根据表格中的v 、t 数据，在直角坐标系中仔细描点．作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v-t 图象，它是一条倾斜的直线，如图所示．②如何由实验得出的v-t 图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律可以从两条途径进行：一是通过直接分析图象(如图所示)的特点得到．小车运动的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值△t ，速度也会增加相同的值△v ．也就可得出结论：小车的速度随时间均匀增加(或变化)．二是通过图象写出函数关系式进一步得到结论，既然小车的v-t 图象是一条倾斜的直线，那么v 随t 变化的函数关系式为v ＝kt+b ，显然v 与t 成“线性关系”小车的速度随时间均匀增加(或变化)．6.由纸带求加速度的方法由图所示的纸带各计数点1、2、3、4、5…所对应的速度分别是v 1、v 2、v 3、v 4、v 5…T 为计数点间的时间间隔． 211v v a T -=，322v v a T -=，433v v a T -=，…，1n n n v v a T+-=．求加速度的平均值 122132111()()()++++⋅⋅⋅+-+-+⋅⋅⋅+--===n n n n a a a v v v v v v v v a n nT T从结果看，真正参与运算的只有v 1和v n+1，中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用．方法二：逐差法求41123∆-∆=x x a T ，52223∆-∆=x x a T ，63323∆-∆=x x a T ，则 1234561232()()39++∆+∆+∆-∆+∆+∆==a a a x x x x x x a T 这样可使各点的瞬时速度都参与了运算，可减小误差．比较两种方法，“方法二”比“方法一”好，一般不用方法一．方法三：由图象求加速度由多组数据描绘出v-t 图象，v-t 图象的直线斜率即为物体运动的加速度．三种方法中，最准确，科学的是方法三，不过较繁一点．要点四、一些利用现代技术测速度的方法除用打点计时器测速度外，还可用以下的方法进行测量：(1)借助传感器用计算机测速度如图所示是一种运动传感器的原理图，这个系统由A、B两个小盒子组成．将红外线、超声波发射器A盒固定在小车上，接收传感器B盒固定在某一位置并调整其高度与传感器A 等高．小车上A盒发射器对着接收器B，并处在同一直线上．将接收传感器B探测到的红外线、超声波到达的时间差等数据输入计算机，利用专门软件可以分析小车的位移与时间的关系．将这些位移和对应的时间差再利用计算机进行处理，就可以分析小车的速度随时间的变化．根据小车的两个位置变化可求得△x，两位置的时间差为△t，则小车速度xvt∆=∆．(2)利用光电门测瞬时速度实验装置如图所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A 管发出光线，B管接收光线．当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间．这段时问就是遮光板通过光电门的时间．根据遮光板的宽度△x和测出的时间△t，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度xvt∆⎛⎫=⎪∆⎝⎭．由于遮光板的宽度△x很小，因此可以认为，这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度．(3)利用频闪照相分析计算物体的速度频闪照相法是一种利用照相技术，每间隔一定时间曝光，从而形成间隔相同时间的影像的方法．在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1s闪光一次，即每秒闪光10次．当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置．通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片．如图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1s，这样便记录了物体运动的时间．而物体运动的位移则可以用尺子量出．与打点计时器记录的信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器打出的点迹．因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息．至于求平均速度和瞬时速度，两者都是一样的．。

打点计时器和光电门的原理

打点计时器和光电门的原理
打点计时器的原理是利用一个内置的时钟和计数器来记录某个事件的发生次数或持续时间。

当观察到需要记录的事件时，计时器开始计时并记录计数器的值。

计时器能够精确测量时间并计数，可以用于各种领域的测量，如运动员记录运动时间等。

光电门的原理是利用光电二极管和反射式光电传感器组成的光电元件。

光电二极管会发射出一束光线，经过一段距离后被反射回来，然后被光电传感器检测到，从而触发某个动作。

当有物体经过该光电门时，会遮挡光线并导致光电传感器触发。

因此，光电门通常用于检测物体的运动速度或位置，并与打点计时器一起使用，来记录该物体的时间和数量，如用于运动员计时或机器自动计数。

新教科版高中物理必修1第一章第4节运动快慢与方向的描述—速度光电门传感器的原理及使用(15张ppt)

A (3)下列不必要的一项实验要求是________ 。 (请填写选项
前对应的字母) A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使 A 位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行
实验原理的创新利用力传感器测出细线拉力，消除了因 m ≪M 得不到满足带来的实验误差。
N
11
[典例 3]
(2016· 江阴模拟)如图实313 所示是某同学探究加
速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门 B。滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从 A 处由静止释放。
实验器材的创新 (1) 利用光电门测滑块上的遮光条通过光电门的时间。 (2)利用气垫导轨代替长木板。 (3)利用力传感器测绳中拉力大小。
[题组突破] 5． (2016· 吉林一中一模)“用 DIS 研究加速度与力的关系”的实验装置如图实315(a)所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力 F。通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度 a 和所受拉力 F 的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条 aF 图线。如图(b)所示。
第一章运动的描述
1.4 运动快慢与方向的描述—速度
光电门传感器的原理及使用
教材P15发展空间
工作原理
在 t 时间内的平均速度即为某
x 在公式 v 中，当t t
0 时，
时刻(或某位置)的瞬时速度.(极限思想)
如图1-3-11所示， A为发光管，B为接收管，被测物体与遮光板相连，一旦光线被遮光板挡住，遮挡的时间间隔能被光电门测出来。根据遮光板的宽度d和测得的遮光时间△t，就可以求出极短时间内的平均速度，这个平均速度可以认为就是所测得物体运动到光电门位置的瞬时速度。

高一物理必修1第一章运动的描述全章整体教学设计方案

高一物理必修1第一章运动的描述全章整体教学设计方案第一部分本章概述一、教材分析1．本章教学内容范围在物理知识方面，本章主要讲述了描述质点运动的时间、时刻、位置、路程、位移、速度、加速度等基本物理量，以及理解这些物理量所需要的质点、参考系、坐标系等概念。

在物理技能方面，本章主要涉及练习使用打点计时器、应用打点计时器测量瞬时速度、作速度-时间图象等基本技能。

在物理的思想方法方面，本章主要包括理想模型法、极限的思想、估测的方法（测量瞬时速度）以及初步理解图象法。

2．本章的教学内容在模块内容体系中的地位和作用从知识技能角度讲，本章讲述的质点、参考系、坐标系、位置、位移、时刻、时间、矢量、速度和加速度等不仅是下一章学习的基础知识，也是以后力学各章学习的基础知识。

从物理方法角度讲，本章有意识渗透了理想模型的方法、极限的思想方法、矢量的方法、图像的方法以及比值定义法。

这些方法对学习力学，乃至高中物理都是重要的。

这些基本概念和方法对于将来从事文科专业研究的学生来说，是必备的科学素养；而极限的思想方法和矢量的思想方法，对于将来从事理科专业研究的学生来说是必备的专业素养。

本章内容不仅在物理概念的建立上密度大，基础性强，而且涉及到若干个物理学常用的研究方法和典型的实验方法，在教学中注重引导学生把握这些方法的一般思路和基本操作，有意识地引导学生运用这些方法来思考和研究自己身边的物理现象，必将起到事半功倍的作用。

3．本章教学内容总体教学目标（1）通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。

本条目要求学生从物理学的发展历程，大致了解近代实验科学产生的背景，了解科学家的主要观点和研究方法，体会相关实验的科学思想和方法等，从物理学史的角度认识实验对于物理科学的重要性。

本条目在教学中应突出实验科学的重要性以及物理学与历史、社会等人文科学的联系，以体现学科渗透的课程理念。

（2）通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

高一上学期物理人教版必修第一册 1.4利用打点计时器测量速度和加速度PPT-优质版

二、计时点与计数点
二、计时点与计数点 1.计时点：打点计时器实际连续打点
AB C D E
F
G
如图中为计时点，打点频率为50Hz，每两个打点之间的时间间隔为0.02s。
2.计数点：以几个计时点为一组进行计数得到的点
01
2
3
x1
x2
x3
4
x4
5Hale Waihona Puke x56x6
三、利用纸带求解某点的瞬时速度
五三、、光利电用门纸测带量求三瞬解、时某速点利度的用瞬时纸速带度求解某点的瞬时速度
三、利用纸带求解某点的瞬时速度
电火花打点计时器使用我们中国的家庭交变电流，电压为220V，使用常规的两脚插头直接和插座连接，打开开关即可使用，相对电磁式打点计时器，阻力更小，打点更清晰便捷，
目前实验室普遍使用电火花打点计时器。
三、利用纸带求解某点的瞬时速度
三、利用纸带求解某点的瞬时速度
五、光电门测量瞬时速度
【答案】(1)0.986，2.58，5.99；(2)大
六、典型题目
【例 1】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如图所示。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，
在这点上标明 A，第六个点上标明 B，第十一个点上标明 C，第十六个点上标明 D，第二十一个
三、利用纸带求解某点的瞬时速度三、利用纸带求解某点的瞬时速度综上所述，我们现在填写电磁式打点计时器的使用交变电压为8V左右即可。综上所述，我们现在填写电磁式打点计时器的使用交变电压为8V左右即可。计时点：打点计时器实际连续打点五、光电门测量瞬时速度五、光电门测量瞬时速度三、利用纸带求解某点的瞬时速度五、光电门测量瞬时速度三、利用纸带求解某点的瞬时速度五、光电门测量瞬时速度综上所述，我们现在填写电磁式打点计时器的使用交变电压为8V左右即可。三、利用纸带求解某点的瞬时速度四、利用纸带求解某个过程的加速度（逐差法求解加速度）三、利用纸带求解某点的瞬时速度五、光电门测量瞬时速度四、利用纸带求解某个过程的加速度（逐差法求解加速度）五、光电门测量瞬时速度五、光电门测量瞬时速度

打点计时器测速度

打点计时器测速度引言打点计时器是一种常用的测量速度的工具，被广泛应用于体育训练、工业生产以及科学实验等领域。

有许多种不同类型的打点计时器，如手动计时器、电子计时器和光电计时器等。

本文将重点介绍一种基于光电原理的打点计时器，以测量物体的速度。

原理打点计时器基于光电原理工作，其通过检测物体通过光电门的时间来测量速度。

光电门由发光二极管（Emitter）和光敏电阻（Detector）组成。

当物体通过光电门时，会遮挡光敏电阻，导致光敏电阻的电阻值发生变化。

检测器会将此变化转换为电信号，并通过计时器记录下时刻。

打点计时器需要满足以下几个要求：•稳定的光源：发光二极管需要提供稳定的光源，确保检测的准确性。

•灵敏的光敏电阻：光敏电阻需要能够快速、准确地感知光的变化，因此需要选择灵敏度较高的光敏电阻。

•准确的计时器：计时器需要具备高精度，以便准确测量物体通过光电门的时间。

实施步骤以下是使用打点计时器测量物体速度的实施步骤：1.准备工作：–连接光电门与计时器：将光敏电阻和发光二极管连接到计时器上，确保其正常工作。

–设置计时器参数：根据实验需求，设置计时器的起始时间、结束时间和计时单位等参数。

2.安装光电门：–将发光二极管和光敏电阻分别固定在需要测量的位置上，确保它们能够正常工作。

–确保光电门的位置和方向对于物体运动的测量是合适的，避免误差。

3.进行测量：–确保测量环境光线稳定且没有其他物体遮挡光电门，避免干扰。

–将物体放置在合适的位置上，并启动计时器。

–物体通过光电门时，记录下时间戳，并停止计时器。

4.计算速度：–利用计时器记录的时间戳，可以计算出物体通过光电门的时间间隔。

–根据实际情况，可以将时间间隔转换为速度。

例如，如果已知物体运动的长度，可以利用速度=距离/时间的公式计算速度。

5.分析结果：–对于多次测量，可以计算平均速度，以提高测量准确性。

–分析实验结果，根据需要调整实验环境或设备，以获得更准确、可重复的实验结果。

物理-1.4学生实验：用打点计时器测量小车的速度

二、光电门（教材16页）：
1、工作原理：
2、测速度具体方法：
下面具体看看在实验室怎么利用打点计时器测速度
一、实验原理（教材19页或学案11页）：
测量出某两个点迹间的距离△x ，除以相应的时间间隔 △t ，即得到这段时间内的平均速度，如果这段时间很短，所得的结果也可认为是瞬时速度.
二、实验器材（教材19页或学案11页）：
五、注意事项：
1. 打点前，应使物体停在靠近打点计时器的位置. 2. 打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车. 3.打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源. 4.对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计数点到起始点O之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.
振片便振动起来，带动其上的振针上下振动，于是在纸带上留下一系列点迹.
2、电火花计时器：使用220V的交流电源，当电源的频率是50Hz时，它每
隔0.02s打一次点。
构造
原理：当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出
的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一系列点迹.（无振针）小车、附有滑轮的长木板、打点计时、纸带、细绳、刻度尺、坐标纸.
三、实验步骤（勾画教材）：
四、处理实验数据（勾画分析教材19页）：
如果时间很短，所得的平均速度也可认为是瞬时速度，则可以绘制v－t图像。
把相邻计时点间的平均速度当作起始点的瞬时速度(例如把 v OA当作vO)，在图所示的坐标纸上绘制v－t图像.
必修一第一章描述运动的基本概念
1.4 学生实验：用打点计时器测量小车的速度
一、打点计时器：

第一章第4节实验：用打点计时器测速度

4．作 v -t 图像时坐标单位选定的不合理，或者作图粗糙也会带来偶然误差。
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七、注意事项
1．实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象。
2．使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。
3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集。 4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面。 5．使用电磁打点计时器时，如打出点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度。 6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源。
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[例 1] 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号写在空白处。
A．在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上。
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三、实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用 220 V 交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。
四、实验步骤
1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。
2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到 6 V 的低压交流电源上。 3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。随后关闭电源。 4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有 n 个点，那么这 n 个点的间隔数为 n－1，则纸带的运动时间 Δt＝(n－1)×0.02 s。

动力学实验速度与加速度测量

动力学实验速度与加速度测量在物理学的领域中，动力学实验中的速度与加速度测量是非常重要的研究内容。

通过准确地测量物体的速度和加速度，我们能够深入理解物体的运动规律，揭示力学现象背后的本质。

首先，让我们来明确一下速度和加速度的概念。

速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，它等于位移与发生这段位移所用时间的比值。

而加速度则是描述物体速度变化快慢的物理量，是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。

在实验中，测量速度和加速度的方法多种多样。

其中，最常见的方法之一是利用打点计时器。

打点计时器通过在纸带等介质上打出一系列等时的点，我们可以根据这些点的间距来计算物体的速度和加速度。

假设我们进行一个小车在斜面上下滑的实验。

将打点计时器固定在斜面的一端，纸带穿过打点计时器与小车相连。

当小车从斜面顶端下滑时，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。

我们通过测量相邻两点之间的距离，并结合打点计时器的打点周期，就能够计算出小车在不同位置的瞬时速度。

比如说，相邻两点之间的距离分别为 s₁、s₂、s₃等等，打点周期为 T。

那么，小车在第一个点的瞬时速度 v₁近似等于 s₁／ T，在第二个点的瞬时速度 v₂近似等于（s₁＋ s₂) ／ 2T 。

通过这样的方式，我们可以得到一系列的瞬时速度值。

而要计算加速度，我们可以利用相邻相等时间间隔内的位移差。

根据匀变速直线运动的规律，相邻相等时间间隔内的位移差是一个常数。

即Δs ＝ aT²，其中Δs 是相邻相等时间间隔内的位移差，a 是加速度，T 是打点周期。

例如，我们测量出相邻两个时间段内的位移分别为 s₁和 s₂，那么位移差Δs ＝ s₂ s₁，由此就可以计算出加速度 a ＝（s₂ s₁) ／ T²。

除了打点计时器，光电门也是一种常用的测量速度的工具。

光电门由一个发射器和一个接收器组成，当物体通过光电门时，会遮挡光线，从而记录下物体通过的时间。

已知物体通过光电门的宽度，就可以计算出物体通过光电门时的瞬时速度。

高中物理第一章实验用打点计时器测速度导

实验:用打点计时器测速度【学习目标】1、了解两种打点计时器的构造、原理和使用方法；2、会用打点计时器测速度并能作出速度图象。

【预习案】1、打点计时器电磁打点计时器是一种使用的计时仪器，工作电压为，当接通电源时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，振针也就跟着上下振动。

如果电源的频率为50Hz，振针就会通过复写纸每隔在纸带上打出一个小点。

电火花计时器使用时，套在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间，接通交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发生的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电。

当电源的频率是50Hz时，每隔在纸带上打一个点。

打在纸带上的点，记录了纸带运动的，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的。

把打点计时器固定在桌子上，然后把纸带装好，先启动，然后用手水平纸带，纸带上打出一行小点，然后立即电源。

2、用打点计时器测瞬时速度用打过点的纸带，如图。

根据量出的A、D间的距离x∆和时间间隔t∆，算出A、D间的平均速度xvt∆=∆。

用这个速度代表纸带经过A点时的，如果t∆再小一些（如A、C之间或A、B之间），用平均速度代表某点的瞬时速度会。

3. 用图象表示速度质点运动的速度可以用图象来表示。

在平面直角坐标系中，用纵轴表示速度，用横轴表示时间，将各个时刻的速度用在坐标平面上表示出来。

然后用，这就是速度一时间图象或v-t图象自我检测题1、如图所示，打点计时器所用电源的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所示，纸带在A、C间的平均速度为 m／s，在A、D间的平均速度为m／s，B点的瞬时速度更接近于 m／s。

2. 下列关于打点计时器的说法中正确的是（）A. 打点计时器使用直流电源B. 打点计时器使用交流电源C. 使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02sD. 使用打点计时器打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.1s 3. 使用打点计时器时应注意（）A. 无论使用电磁打点计时器还是电火花打点计时器，都应该把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面B. 使用打点计时器时，应先接通电源，再拉动纸带C. 使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与限位孔平行D. 使用打点计时器时，应将打点计时器先固定在桌子上 4. 利用打点计时器打出的纸带（）A. 能准确地求出某点的瞬时速度B. 只能粗略地求出某点的瞬时速度C. 能准确地求出某段时间内的平均速度D. 可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度5. 在“用打点计时器测速度”的实验中，某次实验中的纸带如图所示，取O 为起点位置，每隔5个间隔为一个计数点。

物理知识点高一打点计时器

物理知识点高一打点计时器物理知识点：高一打点计时器在高中物理课程中，打点计时器是一个常见且重要的实验工具。

它能够精确测量物体运动的时间和速度，为我们研究物理定律和规律提供了可靠的数据支持。

本文将介绍打点计时器的原理和使用方法，以及它在物理实验中的应用。

一、打点计时器的原理打点计时器利用物体通过光电门的原理来精确测量物体运动的时间。

它由一个发光二极管、一个光电二极管和一个计时电路组成。

当物体穿过发光二极管和光电二极管之间的光电门时，发光二极管将发出一束光，光电二极管会将光信号转化为电信号，并传递给计时电路进行计时。

通过在电路中引入计时脉冲，使计时器能够准确地测量物体通过光电门的时间。

二、打点计时器的使用方法1. 准备工作在使用打点计时器之前，需要进行一些准备工作。

首先，检查仪器的电源是否正常，并确保发光二极管和光电二极管之间没有阻挡物。

然后，将目标物体放置在光电门前，确保它能够准确穿过光电门。

2. 实验操作在进行实验操作之前，需要设置好计时器的相关参数。

通过旋转计时器上的旋钮，可以选择想要测量的时间间隔，一般可选择秒、毫秒或微秒等。

接下来，按下计时器上的启动按钮，同时手持目标物体，使其穿过光电门。

当物体通过光电门时，打点计时器会立即开始计时，并在物体穿过光电门后停止计时，显示出经过的时间。

最后，将读数记录下来，并重复实验多次以获得更准确的结果。

三、打点计时器的应用1. 测量速度打点计时器可以应用于测量物体的速度。

通过给目标物体固定一个参考点，在物体经过光电门之前和之后的位置之间设置两个光电门，可以得到物体通过这段距离所花费的时间。

利用速度的定义，即速度等于位移与时间的比值，我们可以根据测得的时间和已知的位移来计算物体的速度。

2. 研究加速度打点计时器也可以用于研究物体的加速度。

我们可以将目标物体放置在一个倾斜的平面上，然后在平面上设置两个光电门，分别标记起点和终点。

通过测量物体从起点到终点所经过的时间，并记录下倾角、长度等其他相关参数，可以通过运动学公式推导出物体的加速度。