速度的测量

速度的测量

一、用打点计时器测速度

原理：

1．两种打点计时器当接通50 Hz 的交流电时，都是每

隔0.02 s 打一次点．

2．当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸

带上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置，线段

上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的

位移，根据平均速度的定义式v ＝Δx Δt ，当Δt 很短时，可以认为Δx Δt

等于t 时刻的瞬时速度． 注意事项

1．电源电压要符合要求，电磁打点

计时器应使用6 V 以下交流电源

2．实验前要检查打点的稳定性和清

晰程度，必要时要进行调节或更换器

材．

3．使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带．

4．手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集．

5．复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰．

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．

例1 关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是( )

A ．点迹均匀，说明纸带做匀速运动

B ．点迹变稀，说明纸带做加速运动

C ．点迹变密，说明纸带做加速运动

D ．相邻两点间的时间间隔相等

练习1．某同学在练习使用打点计时器时，得到了如图1－4－10所示的纸带，从O 点开始，每隔0.1 s 取一个测量点．测得OA ＝3.20 cm ，AB ＝3.90 cm ，BC ＝5.86 cm ，CD ＝7.58 cm ，DE ＝9.72 cm.

则可判断纸带的运动是________．

D 段上的平均速度为________．

→D 段上的平均速度为________．

练习2．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是

A ．时间间隔

B ．位移

C ．速率

D ．平均速度 练习3．打点计时器所用的电源是50 Hz 的交流电，其相邻点的时间间隔是T ，若纸带上共打出N 个点，这纸带上记录的时间为t ，则下列各式正确的是( )

A ．T ＝0.02 s ，t ＝NT

B ．T ＝0.05 s ，t ＝(N －1)T

C ．T ＝0.02 s ，t ＝(N －1)T

D ．T ＝0.05 s ，t ＝NT

例2、某同学在做“练习使用打点计时器”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四个点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz.

(1)相邻两个计数点间的时间为________s.

(2)打第4个计数点时纸带的速度v 4＝________m/s.(保留三位有效数字)

练习、某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，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1－4－6所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s.

(1)试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F 5个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入表中．(要求保留三位有效数字)

图1－4－6

v B v C v D v E v F

数值/m·s－1

(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并在图1－4－7中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

2．利用光电门测瞬时速度

实验装置如图教所示，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．这段时间就是遮光板通过光电门的时间．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＝

Δx

Δt)．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．

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0.1 s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．

下图教1－3－3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0.1 s，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．

练习、用气垫导轨和数字计时器能够更精确地测量物体的瞬时速度．如图1－4－7所示，滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光条的宽度为3.0 cm，试分别求出滑块通过第一个光电门和第二个光电门时的速度大小．