引力子运动速度的测量方法及洛伦兹变换的修正思想20120424

测量物体的运动速度

测量物体的运动速度 物理小组的几位同学利用如图甲所示的装置分别测量小车的平均速度： （1）实验中，他们还需要用到的测量仪器有 和 ，该实验的原理是 。 （2）实验时，斜面的一端用木块垫起，并尽量使它保持较 （填“大”或“小”）的坡度，这是为了减小测量 （填“路程”或“时间”）时造成的误差． （3）小车从斜面顶端自由滑下，将做 运动，斜面坡度不变时，小车通过的路程越长，其平均速度将越 （填“大”或“小”）；若保持通过的路程不变，斜面的坡度越大，小车运动的平均速度将越 （填“大”或“小”）． （4）如图乙所示为小红测量小车通过的路程和小车通过该段路程所用时间的情景，则小车通过的路程为 cm ，时间为 s ，该段路程中小车运动的平均速度为 m/s 。 （5）小明让小车从斜面的A 点由静止滑下，分别测出小车到达B 点和C 点的时间，从而测出小车在斜面上不同路段的平均速度，如图丙所示。实验中测得t AB =1.6s ，t AC =2.5s ，则AC 段的平均速度为 m/s 。若AB 、BC 、AC 段的平均速度分别为ν1、ν2、ν3，则它们从大到小排列依次是 ，由于AB=BC ，可得ν3= （填“”或“”）。 （6）如图丙，小明在测量小车到达B 点的时间时，如果小车过了B 点才停止计时，则所测AB 段的平均速度ν1会偏___________。 （7）如图丙，为了测量小车运动过程中下半程的平均速度，小明让小车从B 点由静止释放，测出小车到达C 点的时间，从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度。他的做法正确吗？_______，理由是：_________________________________________________。 甲 乙 起点 终点 点 丙

洛伦兹变换的详细推导6

第三节 洛伦兹变换式 教学内容： 1. 洛伦兹变换式的推导； 2. 狭义相对论的时空观：同时性的相对性、长度的收缩和时间的延缓； 重点难点： 狭义相对论时空观的主要结论。 基本要求： 1. 了解洛伦兹坐标变换和速度变换的推导； 2. 了解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间延缓概念； 3. 理解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及两者的差异。 三、洛伦兹坐标变换的推导 ()()????? ??? ???--='='='--=' 222 11c v c vx t t z z y y c v vt x x 或 ()()? ???? ??? ?? ? -'+'='='=-'+'=2 22 11c v c x v t t z z y y c v t v x x 据狭义相对论的两个基本假设来推导洛仑兹变换式。 1. 时空坐标间的变换关系 作为一条公设，我们认为时间和空间都是均匀的，因此时空坐标间的变换必须是线性的。 对于任意事件P 在S 系和S '系中的时空坐标(x ，y ，z ，t )、(x '，y '，z '，t ')，因S ' 相对于S 以平行于 x 轴的速度v 作匀速运动，显然有y '=y , z '=z 。 在S 系中观察S 系的原点，x =0；在S '系中观察该点， x '=-v t '，即x '+v t '=0。因此x =x '+v t '。 在任意的一个空间点上，可以设：x =k （x '+v t '），k 是—比例常数。 同样地可得到：x '=k '（x -v t ）= k '（x +(-v )t ） 根据相对性原理，惯性系S 系和S '系等价，上面两个等式的形式就应该相同（除正、负号），所以k =k '。

压电式传感器测量加速度

压 电 式 加 速 度 测 试 系 统 姓名：张书峰 学号：201003140125 学院：机电学院 班级：机自101 指导教师：王玮

一设计概论 压电传感器是一种可逆性传感器，既可以将机械能转换为电能，又可以将机械能转换为电能。它是利用某些物质（如石英、钛酸钡或压电陶瓷、高分子材料等）的压电效应来工作的。在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量测量的目的。因此是一种典型的自发电式传感器。压电传感器是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如，动态力、动态压力、振动加速度等 现有测试系统的各个组成部分常常以信息流的过程来划分。一般可以分为：信息的获得，信息的转换，信息的显示、信息的处理。作为一个完整的非电量电测系统，也包括了信息的获得、转换、显示和处理等几个部分。因为它首先要获得被测量的信息，把它变换成电量，然后通过信息的转换，把获得的信息变换、放大，再用指示仪或记录仪将信息显示出来，有的还需要把信息加以处理。因此非电量电测系统，具体来说，一般包括传感器(信息的获得)、测量电路(信息的转换)、放大器、指示器、记录仪(信息的显示)等几部分有时还有数据处理仪器(信息的处理)。它们间的 关系可 用右框 图来表 示。 其中传感器是一个把被测的非电物理变换成电量的装置，因此是一种获得信息的手段，它在非电量电测系统中占有重要的位 置。它获得信息 的正确与否，直 接影响到整个 测量系统的测 量效果。测量电 路的作用是把 传感器的输出

变量变成易于处理的电压或电流信号，使信号能在指示仪上显示或在记录仪中记录。测量电路的种类由传感器的类型而定。压电加速度传感器常用的测量电路是电荷放大器。常用的压电加速度传感器的动态测量系统如图1.2 二整体设计方案 1、测量的示意图 2、设计的原理 压电式加速度传感器属于惯性式传感器，工作原理是以某些物质的压电效应为基础，在加速度计受振时，加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比，可以把被测的非电物理量加速度转化为电量。由于压电式传感器的输出电信号是微弱的电荷，而且传感器本身有很大内阻，故输出能量甚微，这给后接电路带来一定困难。为此，通常器信号选用电荷放大器作为电信号的测量电路。 3、方框图

测量物体的运动速度(导学案)

第二章 第3节 测量物体的速度（04） 班级 姓名 评价 命题人： 审题人： 【学习目标】 1.能区分匀速直线运动和变速直线运动，能用公式进行相关计算。 2.会用图像法表示匀速直线运动或变速直线运动 第一环节 自主学习——见龙在田 【自学教材】阅读教材P27——P30填写《探究丛书》P25页和P29页“知识要点” 第二环节 合作探究——飞龙在天 【导学点拨】 一．测量斜面小车的平均速度 1.测量原理的公式： 2.测量所需要的仪器： 和 3.实验操作要求 ①.检查器材后组装斜面。（调整斜面倾角在20°左右使小车能缓慢的滑下） ②.确定小车在斜面的初始位置和理想的终点位置并装上金属片,测量出路程S 1。 ③.用停表测量小车运动路程S 1的时间t 1 。 ④.将金属片移至斜面的中部，测出小车到 金属片的距离S 2。 ⑤.用停表测量小车通过路程S 2 的时间t 2. ⑥.计算平均速度并填在表格中。 路程 运动时间 平均速度 s 1＝ t 1＝ v 1＝ s 2＝ t 2＝ v 2＝ 小车从斜面顶端运动到底端过程中，小车做＿＿运动。（填“匀速”或“变速”） 根据上表的数据，小车通过斜面下半段路程的平均速度是 m/s 。 二．匀速直线运动 时间t 0 1s 2 s 3 s 4 s 5 s 距离s 0 0.6m 1.2 m 1.8 m 2.4 m 3.0 m 速度v 想一想： 不变的直线运动叫做匀速直线运动。即在相同时间内通过的路程始终相等的直线运动叫做匀速直线运动。即：一个物体若是做匀速直线运动，必须满足两个条件：一是它的运动路径是 ；二是它的速度大小保持 。 t/s s/m t/s v/（m/s ）

教科版初中物理八年级上册测量物体运动的速度 知识讲解

测量物体运动的速度 【学习目标】 1．知道匀速直线运动的概念；能理解变速运动的平均速度； 2.掌握用停表和刻度尺正确地测量时间、距离； 3.会算平均速度，加深对平均速度的理解； 4.体会设计实验、实验操作、记录数据、分析实验结果的总过程。 【要点梳理】 要点一、匀速直线运动 一个物体沿着直线运动，在任意相同时间内，通过的路程始终相等，这样的运动叫做匀速直线运动。要点诠释： 1、匀速直线运动的特点： ①匀速直线运动是运动状态不变的运动，是最简单的机械运动。 ②在整个运动过程中，物体的运动方向和运动快慢都保持不变。 ③在任意一段相等的时间内和任意一段路程内速度都是相等的。 2、做匀速直线运动的物体，其速度的大小可以由v=s/t来计算，但速度的大小与s、t无关。 要点二、平均速度 1、如果测出了物体运动的距离s和通过这段距离所用的时间t，就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。 2、平均速度的计算： s v t = 要点诠释： 1、生活中变速运动比较常见，我们所说的速度，多数情况下指的是平均速度。 2、平均速度表示运动物体通过某段路程（或某一段时间内）的平均快慢程度。要点三、平均速度的测量 1、实验器材：斜面、小车、停表、刻度尺 2、实验原理： s v t = 3、实验过程： （1）使斜面保持很小的坡度； （2）把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面的底端，测量小车要通过的路程S；（3）测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t； （4）根据公式： s v t =算出平均速度； （5）将金属片移至斜面的中点，再次测量小车到金属片的距离，小车从斜面的顶端滑下，撞到金属片的时间。然后算出小车通过上半段路程时的平均速度。 4、表格：

狭义相对论推导详细计算过程

狭义相对论 狭义相对论基本原理： 1. 基本物理定律在所有惯性系中都保持相同形式的数学表达式，因此一切惯性系都是等价 的。 2. 在一切惯性系中，光在真空中的传播速率都等于c ，与光源的运动状态无关。 假设S 系和S ’系是两个相对作匀速运动的惯性坐标系，规定S ’系沿S 系的x 轴正方向以速度v 相对于S 系作匀速直线运动，x ’、y ’、z ’轴分别与x 、y 、z 轴平行，两惯性系原点重合时，原点处时钟都指示零点。 Ⅰ洛伦兹变换 现假设，x ’=k(x-vt)①，k 是比例系数，可保证变化是线性的，相应地，S ’系的坐标变换为S 系，有x=k(x ’+vt) ②，另有y ’=y ，z ’=z 。将①代入②： x=k[k(x-vt)+vt ’] x=k^2*(x-vt)+kvt ’ t ’=kt+(1-k^2)x/kv 两原点重合时，有t=t ’=0，此时在共同原点发射一光脉冲，在S 系，x=ct ，在S ’系，x ’=ct ’，将两式代入①和②： ct ’=k(c-v)t 得 ct ’=kct-kvt 即t ’=(kct-kvt)/c ct=k(c+v)t ’ 得 ct=kct ’+kvt ’ 两式联立消去t 和t ’ ct=k(kct-kvt)+kv(kct-kvt)/c ct=k^2ct-k^2vt+k^2vt-k^2v^2t/c c^2=k^2c^2-k^2v^2 k= 2 2 /11c v - 将k 代入各式即为洛伦兹变换： x ’=2 2 /1c v vt x -- y ’=y z ’=z t ’= 2 2 2/1/c v c vx t -- 或有 x=k(x ’+vt ’) x ’=k(x-vt) =k(1+v/c)x ’ =k(1-v/c)x 两式联立， x ’=k(1-v/c)k(1+v/c)x ’ k= 2 2 /11c v - Ⅱ同时的相对性

【教科版】八年级物理上册：第二章_第三节_测量物体运动的速度习题(含答案)

第三节 测量物体运动的速度 1．一个做匀速直线运动的物体，由速度公式v ＝s t 可知，下列说法正确的是( C ) A ．速度与路程成正比 B ．速度与时间成反比 C ．速度与路程、时间无关 D ．速度与路程成正比，与时间成反比 2．“频闪照相”常用来研究物体的运动，如图是某小球运动时每隔0.1 s 的频闪照片，A 、B 、C 是小球运动过程中连续的三个位置，由图可知小球从A 位置运动到C 位置通过的路程是__3.84__cm ，此过程中小球运动的平均速度是__19.2__cm/s 。 3．甲、乙两辆小车在平直的路面上向东运动，小明测出它们运动的路程和时间，并依据数据作出了相应的路程－时间关系图像如图所示。由图知小车甲做__匀速直线__运动，速度大小为__1__m/s 。若以甲为参照物，乙车向__西__运动。 4．一物体做直线运动，它在前2 s 的平均速度是4 m/s ，后4s 内的平均速度是7 m/s ，求该物体在6 s 内的平均速度。 解：物体在前2 s 内通过的路程：s ＝vt ＝4 m/s ×2 s ＝8 m ， 后4 s 内的路程s ＝vt ＝7 m/s ×4 s ＝28 m ， 则物体通过的总路程是28 m ＋8 m ＝36 m,所以全程的平均速度是：v ＝s t ＝ 36 m 4 s ＋2 s ＝6 m/s 。 5．一些常见物体的运动，可近似看作匀速直线运动的是( C ) A ．刚离开站台的公共汽车 B ．草地上向前滚动的足球 C ．商城自动扶梯上的顾客 D ．机械闹钟匀速转动的指针 6.关于匀速直线运动下列说法中不正确的是( B ) A ．做匀速直线运动的物体速度不变 B ．根据公式v ＝s t ，可知物体速度与物体通过的路程成正比 C ．运动得快的物体速度一定大 D ．跳水运动员跳水的全过程不可以看成匀速直线运动

教科版八年级物理上册2.3 测量物体运动的速度 学案

单县实验中学初二物理学案 主备：鹿时魁审核：初二物理组 课题：§2.3测量物体运动的速度 ☆学习目标☆ 1．能用速度描述物体的运动； 2．能用速度公式进行简单的计算； 3．知道匀速直线运动的概念||。 ☆学习过程☆ 一、实验探究：气泡的速度 通过看实验视频和课本27-28页的内容完成下列问题||。 1、实验装置：取长约80cm、内径10mm的均匀玻璃管||，管内注满水||，留一个小气泡||，两端密封||。 2、实验原理：v=____________||。 3、实验操作：倒转玻璃管||，保持___________||，观察气泡在管内的运动||，从某一位置开始用停表计时||，每______s在玻璃管上用记号笔记录小气泡的位置||，最后用_______测量||，将实验数据填入以下表格中||。 4、数据分析：计算气泡在每段时间内运动的速度||，填入表格||，看看气泡的运动有什么规律？ _____________________________________________________||。 5、图像研究：还可以用_________来记录数据||，这样易于直观了解物理过程||，找出其中的规律||。 画图方法：在以上直角坐标系中||，描述出气泡的位置||，将这些点用________ 第1页/共5页

连接起来||，就得到了一幅关于气泡运动的路程-时间关系的图像||。 看图可知：这是一条_______线||，表示该气泡做____________运动||。 二、匀速直线运动与变速直线运动 阅读课本28-29页内完成下列内容||。 1、在物理学中||，一个物体沿着________运动||，在________时间内||，通过的路程________||，这样的运动叫做匀速直线运动||。 理解：匀速直线运动就是速度____________的_______线运动||，是最简单的运动||。 2.思考与讨论： （1）一个物体若是做匀速直线运动||，必须满足两个条件：一是它的运动路径是；二是它的速度大小||。 （2）嫦娥二号卫星绕月球做匀速圆周运动是匀速直线运动吗？ （3）一个做直线运动的物体||，在第1min钟内通过的路程是30m||，在第2min 钟内通过的路程是30m||，在第3min钟内通过的路程也是30m||，则物体在这3min 内所做的运动（） A．一定做匀速直线运动B．一定做变速直线运动 C．可能做变速直线运动D．以上选项都不对 3、观察课本29页图2-3-5||，把这位同学百米赛跑的数据填入下列表格||。 数据分析：计算运动员在每段时间内运动的速度||，填入表格||，你会发现不同时间段的速度是__________||，我们把这样的运动叫______________||。这就是我们在实际中常见到的情形||。 3、在许多情况下||，我们不需要精确地考察每一个时刻的运动||，也可以用

速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证

中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理（） 实验名 称： 速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：提交书面实验报告 学生姓学号： 年级专业层次：高起专 学习中心：________ 提交时间：2016 年6 月15 日

、实验目的 1.了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2?了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3.掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4?从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5?掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在t~t+ △时间内通过的位移为\x x~x+ Ax ,则该物体在 1F =—— At时间内的平均速度为亠，△越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当 A t T 时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度 ir = lim ------------------——— （1） 实际测量中，计时装置不可能记下 A t T0勺时间来，因而直接用式（1）测量某点的速 度就难以实现。但在一定误差范围内，只要取很小的位移Ax测量对应时间间隔At就可 以用平均速度订近似代替t时刻到达x点的瞬时速度r。本实验中取Ax为定值（约10mm ）, 用光电计时系统测出通过Ax所需的极短时间A,较好地解决了瞬时速度的测量问题。 2.加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两 个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。 （1）由■- "-+■-测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2,经过 两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为 (2) （2）根据式（2）即可计算出滑块的加速度。 （3）由厂测量加速度 设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为 根据式（3）也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。

洛伦兹变换的详细推导演示教学

第三节洛伦兹变换式 教学内容： 1. 洛伦兹变换式的推导； 2. 狭义相对论的时空观：同时性的相对性、长度的收缩和时间的延缓; 重点难点： 狭义相对论时空观的主要结论。 基本要求： 1. 了解洛伦兹坐标变换和速度变换的推导； 2. 了解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间延缓概念； 3. 理解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及两者的差异。 三、洛伦兹坐标变换的推导 x x vt 1 v c 2 y y z z t t vx c2 \1v c 2 或 x x vt J1 v c 2 y y z z t t vx c2 J v c 2 据狭义相对论的两个基本假设来推导洛仑兹变换式。 1.时空坐标间的变换关系 作为一条公设，我们认为时间 和空间都是均匀的，因此时空坐标 间的变换必须是线性的。 对于任意事件P在S系和S 系中的时空坐标(x, y, z, t)、(x', y'，z'，t')，因S'相对于S 以平行于 x轴的速度v作匀速运动，显然有 y'=y,z'=z。 在S系中观察S系的原点， x=0 ；在S'系中观察该点， x'= -vt'，即x'+vt'=O。因此x=x '+vt'。 在任意的一个空间点上，可以设：x=k( x '+ vt') ，k是一比例常数。 同样地可得到：x'= k' ( x-vt) = k' (x+ (-v)t) 根据相对性原理，惯性系S系和S'系等价，上面两个等式的形式就应该相同(除正、负号)，所以k=k'。

V1 v,c 2 可见洛仑兹变换是两条基本原理的直接结果。 3. 讨论 (1) 可以证明，在洛仑兹变换下，麦克斯韦方程组是不变的，而牛顿力学定律则要改 变。故麦克斯韦方程组能够用来描述高速运动的电磁现象，而牛顿力学不适用描述高速现象, 故它有一定的适用范围。 (2) 当|v/c|<<1时，洛仑兹变换就成为伽利略变换，亦即后者是前者在低速下的极限情 形。故牛顿力学仅是相对论力学的特殊情形一低速极限。 2?由光速不变原理可求出常数k 设光信号在S 系和S'系的原点重合的瞬时从重合点沿x 轴前进，那么在任一瞬时t (或t')， 光信号到达点在S 系和S'系中的坐标分别是：x=ct, x'=ct'，贝, k 2 x 2“ xx c tt 2 2 k tt c vt x vt 2 k ct vt ct vt 由此得到 这样，就得到 得到 就得到 v 2 x vt x vt 由上面二式，消去x' vx c 2 vx c 2 洛仑兹变换， 或 若消去x 得到 洛仑兹反变换 vt 2 t vx c ,综合以上结果, vt t vx c 2 v'1

洛伦兹变换

首先，我们要给出狭义相对论的两个基本假设： 1、相对性原理。 2、光速不变原理。 所谓相对性原理指的是一个原则，物理规律在不同的惯性参照系中，有相同的数学形式。关于这个原理，在我们这次推导过程中并没有显著地用到，这里就一笔带过吧。 这里要详细说一下光速不变原理。 光速不变原理的一个通俗的解释就是：光在任何惯性系中都有相同的速率。 这个解释其实和我们的日常生活是有尖锐矛盾的，下面我们通过例子来详细体会一下这种矛盾到底尖锐到什么程度。 我们设想一个场景：A和B两个人，A静止在地面上，A用一把枪瞄准了B，在某时刻开了一枪，B在子弹出膛的瞬间以一个恒定的速度逃跑。我们知道，如果B逃跑的速度非常快，要是和子弹速度一样的话，子弹是追不上B的，看下图。

详细地考察这个过程，我们会看到是这样的：在子弹射出枪膛后的一段时间里，子弹以一个大的速度前进了一段距离（比如前进了4米）。而B则相同的速度也前进了一段相同的距离（也前进了4米），子弹与B的间距并没有减小（一直是10米）。无论子弹飞了多久，子弹和B的间距仍然是相同的（10米），子弹是追不上B的。这是我们熟悉的常识。 现在这个例子中，我们假定A开的是激光枪，射出的不是子弹，而是一束激光。再假定B 逃跑的速度十分接近光速（不设B逃跑速度为光速，是为了避免一个混乱）。那么在地面上的A看来，在一段时间内，激光和B由于速度十分相近，所以激光慢慢地接近B，而追上B则会花大量的时间。

而在B看来会怎么样？B也是一个惯性系，而光速不变原理指出，激光在B惯性系里也是以光速前进的，所以B会惊恐地发现，激光在极短的时间内就击中了他。 如果仔细对比A和B这两人对同一个过程（A向B射击激光束，最后B被激光束击中）的 观察，会发现俩人的看法具有很大的差异，在这里的巨大差异体现在两人对激光自射出枪膛到击中B所用的时间是完全不同的：A发现激光束击中B发生在激光束被射出后的很长的一段时间后（比如1小时之后），而B却发现激光束自被射出到射中自己，花了连1微妙 都不到的时间。这是多么不可思议的事情？对于同一个过程，两个处在不同运动状态的观察者，居然会有截然不同的描述。 我们现在把这个例子中的AB初始间距拉得长一点，比如300万公里。于是在B的眼里， 自激光发射到击中B的过程中，B竟然还享受了人生最后的一根烟。他抽这根烟，花了10 秒钟。那么A怎么看呢？很明显，A发现激光击中B，和B抽完那根烟是同时同地发生的 事情。而A发现激光束追到B花了1个小时的时间，那也就是说，A发现B的这根烟，抽 了1个小时。A发现B抽烟的速度很慢，不但如此，A还发现B做任何事情的速度都很慢， 比如点烟、心跳、呼吸等，都极其缓慢。同样，A也发现B手上的手表指针也走得很慢很 慢。这是什么？这就是“时间膨胀”：A发现B惯性系中的时间，走得比A自己要慢。 这在我们日常经验中是不可思议的，然而光速不变原理指出，事情就是这样的。

加速度测试系统设计

机械工程测试技术基础

目录 1.简介 2.测试方案设计 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 3.1.2工作原理 3.1.3灵敏度 3.2电荷放大器 3.2.1测试电路图 3.2.2数据计算处理 3.3动态信号分析仪 4.实验测试流程 5.说明总结 6.参考文献

压电加速度测试系统 1.简介 现代工业和自动化生产过程中，非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定，即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征，研究了测试系统的动态特性问题，而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。振动与冲击测量的核心是传感器，常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。 压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应，当材料受力作用而变形时，其表面会有电荷产生，从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小，质量轻，工作频带宽，结构简单，成本低，性能稳定等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 所以在此设计了一种压电式加速度测试系统，能够满足测试0—3G的低频率加速度测试。 2.测试方案设计 系统组成：压电加速度传感器、电荷放大器、动态信号分析仪 被测对象的振动加速度信号经传感器拾振，由传感器电缆将加速度信号送入该系统电荷放大器，电荷放大器将信号转换成电压信号并放大，通过数据采集测试仪采样，便实现对信号的采集。

最后在PC 端对实验数据进行处理并显示。 如下图所示 3.测试系统组成 3.1压电加速度传感器 3.1.1组成 由质量块、压电元件、支座以及引线组成 如下图所示 3.1.2工作原理 压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件，是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。这些压电材料，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象 ，同时在它的两个相对的表面上便 产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状质压电 元件支座输出引线

测量物体运动的平均速度的方法(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑 测量物体运动的平均速度的方法:用停表测出物体在某路程上运动的时间,用刻度尺测出这段时间内通过的路程,利用v=s/t 求出这段路程上的平均速度。 提出问题：小车从斜面上滑下时会越来越快,怎样计算小车在各段的平均速度呢?各段的平均速度有什么关系呢? 假设猜想：平均速度越来越大。 实验设计探究：[实验设计方案] 1.实验目的:练习使用刻度尺和停表测量小车沿斜面滑下时的平均速度。 2.实验原理:用刻度尺测量小车通过的距离,用停表测量小车通过这段距离所用的时间,用公式v=s/t 计算小车的平均速度。 3.实验器材:斜面、木块、小车、金属片、停表和刻度尺。 4.实验方法与步骤:(1)如图所示,把小车放在斜面的顶端,金属片放在斜面的底端,用刻度尺测出小车将要通过斜面的距离s 1,把s 1和后面测得的数据填入下表。

路程(米) 运动时间(秒) 平均速度(米/秒) s 1=2.4 t 1= v 1= s 2=1.2 t 2= v 2= (2)用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t 1。 (3)根据测得的s 1、t 1,利用公式v 1=s 1/t 1算出小车通过斜面全程的平均速度v 1。 (4)将金属片移至斜面的中部,测出小车到金属片的距离s 2。 (5)用停表测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程s 2所用的时间t 2,算出小车通过上半段路程的平均速度v 2。 实验点拨：1.测量小车通过的距离要用刻度尺,使用前要观察刻度尺的分度值、量程和零刻度线,使用时要做到“放对、读对、记对”。 2.测量时间要用停表,实验前教师可先带领学生练习用停表计时,使用熟练后可减小测量时间时的误差。 考点:测小车的平均速度 【例1】 如图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的实验。

加速度测量仪的设计

<<综合课程设计>> 课程设计报告 题目：加速度测量仪的设计专业：电子信息工程 年级：2010级 学号： 学生姓名： 联系电话： 指导老师： 完成日期：2013年 12月10日

摘要 利用ADXL345模块、STC89C52RC、LCD1602、12MHZ晶振等元件，制作加速度测量仪，实现能够测量静态下的重力加速度值和物体的倾角。经测试，系统达到课程设计的基本要求，具有易于操作，制作成本低的优点。 关键词：ADXL345模块；STC89C52RC；LCD1602；加速度测量仪；重力加速度；倾角

ABSTRACT Using the ADXL345 module, STC89C52RC, LCD1602, 12MHZ crystal element, making acceleration measurement instrument, and can dip angle acceleration of gravity measuring static values and objects. After testing, the system to meet the basic requirements of curriculum design, has the advantages of easy operation, advantages of low production cost. Key Words:the ADXL345 module; STC89C52RC; LCD1602; accelerometer; gravity acceleration; angle

测量物体运动的速度 知识讲解

测量物体运动的速度 责编：武霞 【学习目标】 1．知道匀速直线运动的概念；能理解变速运动的平均速度； 2.掌握用停表和刻度尺正确地测量时间、距离； 3.会算平均速度，加深对平均速度的理解； 4.体会设计实验、实验操作、记录数据、分析实验结果的总过程。 【要点梳理】 要点一、匀速直线运动 一个物体沿着直线运动，在任意相同时间内，通过的路程始终相等，这样的运动叫做匀速直线运动。要点诠释： 1、匀速直线运动的特点： ①匀速直线运动是运动状态不变的运动，是最简单的机械运动。 ②在整个运动过程中，物体的运动方向和运动快慢都保持不变。 ③在任意一段相等的时间内和任意一段路程内速度都是相等的。 2、做匀速直线运动的物体，其速度的大小可以由v=s/t来计算，但速度的大小与s、t无关。 要点二、平均速度 1、如果测出了物体运动的距离s和通过这段距离所用的时间t，就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。 2、平均速度的计算： s v t = 要点诠释： 1、生活中变速运动比较常见，我们所说的速度，多数情况下指的是平均速度。 2、平均速度表示运动物体通过某段路程（或某一段时间内）的平均快慢程度。要点三、平均速度的测量 1、实验器材：斜面、小车、停表、刻度尺 2、实验原理： s v t = 3、实验过程： （1）使斜面保持很小的坡度； （2）把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面的底端，测量小车要通过的路程S；（3）测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t； （4）根据公式： s v t =算出平均速度； （5）将金属片移至斜面的中点，再次测量小车到金属片的距离，小车从斜面的顶端滑下，撞到金属片的时间。然后算出小车通过上半段路程时的平均速度。 4、表格：

2020教科版物理八年级上册第2章《运动与能量》第3节测量物体运动的速度教学设计

课题 3.测量物体运动的速度教师 1、知识与技能 (1) 知道如何比较物体运动的快慢； (2) 了解速度的概念，能用速度描述物体的运动； (3) 理解速度公式，能用速度进行简单的运算； (4) 通过对物体运动快慢的分析比较，培养学生的分析概括能力和初步的探究能 力； 教学 (5) 培养学生理论联系实际、应用物理知识解决实际问题的能力目标 2、过程与方法 (1) 实例分析、对比、讨论；(2) 初步体会双元相关物理量建立的一般思维方 法。 3、情感、态度与价值观 结合刘翔获得奥运会冠军的事例，对学生进行爱国主义教育。速度的得出和理解是本课的重点与难点。：( 重点速度的得出和理解 难点速度的得出和理解 演 教具示 学 生 主要教学过程批注 教学过程： 一．新课引入 二．进行新课 1、怎样比较物体运动的快慢？学校的运动会上，田径赛跑正在进行， 教 你怎样判断谁跑得快呢？让两学生分角色来作判断。 学 (1)假如你是观众，你怎样判断谁跑得快呢？ 过 学生回答：看谁跑在最前面。 程 (2)假如你是裁判，你怎样判断谁跑得快呢？学生回答：看谁先到达终设 点。教师总结：上面的从两个不同角度来比较物体运动快慢，都是正 计 确的，只是比较的方法不一样，第一种是用“相同时间比路程”，第二种是用“相同路程比时间”。 （1）比较方法：①相同时间比路程。②相同路程比时间。两种方法，在物理学中我们采用观众的方法，即用“相同时间比路程”。同时引入

一个物理量来表示物体运动的快慢，这就是速度(velocity)。 （2）速度：①物理意义：速度是表示物体运动快慢的物理量。 ②定义：在物理学中，把单位时间内通过的路程叫做速度。 即：速度=路程/时间 如果用符号v 表示速度，s 表示路程，t 表示时间，则上面的公式可写成计算公式：v ＝S／t 单位：米/秒(m/s)、千米/时(km/h)， 【例题1】1992 年，第25 届奥运会上，我国选手杨文意以24.79s的得50m 自由泳金牌，并打破了她本人所保持的世界纪录。她 成绩，夺 游泳的平均速度是多少？ 通过本题，我们要知道物理计算题的解题过程及要求. 已知：s=50m，t=24.79s。 求：v=？ 解：根据题意， 答：她游泳的平均速度约是 2.02m/s。 ： 注意解物理计算题的四项 已知，求，解，答 课 二．进行新 （一）匀速直线运动的速度 复习提问：1、机械运动: 〈1〉直线运动: ①匀速直线运动. ②变速直线运动: a.匀加速直线运动; b.匀减速直线运动; c.无规律的变速直线运动. 况 着 〈2〉曲线运动:〔较复杂〕物理学里研究问题总是从最简单的情 手,匀速直线运动就是最简单的机械运动.下面我们首先研究匀速直线 运动. 2、匀速直线运动 下面看两个动画，多媒体演示“匀速直线运动与变速直线运动的特点”。通过观察大家知道了什么？ ？ 学生回答：比较速度大小，可得出什么结论呢 学生回答：速度大小相等。匀速直线运动：速度不变的直线运动。 特点：在任何相等的时间内，通过的路程是相等的。 生活中你见到有什么运动是匀速直线运动？学生回答：变速直线运动：

洛伦兹变换的推导

一、间隔不变原理 1、事件：一件事情发生可以用地点和时间来标识。在一个参考系如S 中可以记作(,,,),x y z t 另一参考系' S 中可以记作''''(,,,),x y z t 两件事情发生，分别在两参考系中可以记为 22222221212121()()()()s x x y y z z c t t ?=-+-+--- 这两事件的间隔在' S 参考系中定义为 '2''2''2''22' '221212121()()()()s x x y y z z c t t ?=-+-+--- 注意两事件的间隔只能在同一惯性参考系才有意义，2 s ?是一种整体记法，就表示两事件在S 系中的惯性，计算方法如下， 22222221212121()()()()s x x y y z z c t t ?=-+-+--- 不表示两间隔之差，这种写法22221s s s ?=-是错误的。 由光速不变原理可以推出间隔不变：任何两事件的间隔，从一个惯性参考系变换到另一惯性参考系保持不变。2 '2 s s ?=? 二、洛伦兹变换 设惯性参考系' S 相对于惯性参考系S 以速度v 运动，选取两个参考系的坐标轴相互平行，x 轴方向沿速度v 方向，且0t =时两坐标原点重合。 在这种情况下有 '',y y z z ==

考虑两个事件，事件1在0t =时刻发生在两惯性参考系的原点，事件2在S 系中发生t 时刻，两事件在两个惯性参考系S 和' S 分别记为 由两事件在两惯性参考系中间隔相等可以得到 '2'2'22'222222x y z c t x y z c t ++-=++- （1） 由于从一个惯性参考系到另一个惯性参考系的变换为线性变换，所以有 '1112' 2122x a x a ct ct a x a ct =+=+ （2） 将（2）式代入（1）式再结合' ' ,y y z z ==可以得到

压电加速度测量系统的设计

收稿日期:2007 10 17 作者简介:邢丽娟(1973 ),女,内蒙古包头市人,讲师,硕士,主要从事智能仪器及计算机过程控制的研究与应用。 文章编号:1004 2474(2009)02 0215 03压电加速度测量系统的设计 邢丽娟,杨世忠 (青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520) 摘 要:现代工业和自动化生产过程中,动态测试中振动和冲击的精确测量很重要。常用压电加速度传感器 来获取冲击和振动信号。在研究压电加速度传感器的基础上,分析了测量的工作原理,提出加速度测量的设计方法;加入温敏元件,进行温度补偿,使其应用温度范围扩大。给出适合该类传感器的信号检测电路和加速度测量系统组成。此设计方法具有较高的准确性和应用推广价值,并具有结构简单,成本低,性能稳定等优点。 关键词:压电加速度传感器;测量;设计中图分类号:T P212 文献标识码:A Design for Piezoelectric Accelerometer Measurement System XING Li juan,YANG Shi zhong (College of Automation En gineering,Qingdao T echnological University,Qingdao 266520,Chin a) Abstract:In modern industry and automatic pro ductio n,the accurate measurement of the v ibration and str ike in test ing dynamically seems especially import ant.Fo r the acquisit ion of signal,the mo st co mmon used sensor is piezoe lect ric accelero meter.On the basis o f researching piezo electric acceler ometer senso r,this paper analyzed the w o rk pr inciple o f measurement,pro po sed a kind o f acceler ometer measur ement desig n method.A dding temperature sensor to com pensat e t emperat ur e,the applied temperature rang could be w ider.Detectio n cir cuit suiting this kind of sensor and the sy stem co mpo sitio n o f acceler ometer measurement was also g iv en in the paper.T his desig n metho d w as ac curate w ith hig h v alue for application and ext ensio n.A lso the st ruct ur e w as simple,the pr ice was lo wer and the per fo rmance w as stable. Key words:piezoelect ric accelero meter senso r;measurement;design 现代工业和自动化生产过程中,非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定,即被测量为变量的连续测量过程。它以动态信号为特征,研究了测试系统的动态特性问题,而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。振动与冲击测量的核心是传感器,常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应[1],当材料受力作用而变形时,其表面会有电荷产生,从而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小,质量轻,工作频带宽等特点,因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、宇航等方面都得到了非常广泛的应用。 1 测量原理 压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件,是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。这些压电材料,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,内部就 产生极化现象,同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷;当外力去掉后,又重新恢复不带电的状态;当作用力的方向改变时,电荷的极性也随 着改变。 压电加速度传感器的原理如图1所示。实际测量时,将图中的支座与待测物刚性地固定在一起。当待测物运动时,支座与待测物以同一加速度运动,压电元件受到质量块与加速度相反方向的惯性力的作用,在晶体的两个表面上产生交变电荷(电压)。当振动频率远低于传感器的固有频率时,传感器的 图1 压电加速度传感器原理图 第31卷第2期压 电 与 声 光 Vo l.31No.22009年4月 PI EZO EL ECT ECT RI CS &ACO U ST OO PT ICS Apr.2009

洛伦兹变换地推导

洛伦兹变换的推导：不妨假设自然界一切物理规律都是平权的，也就是在不同的参考系，所有的物理规律都是一样的 现在我们设（x，y，z，t）所在坐标系（A系）静止，（X，Y，Z，T）所在坐标系（B系）速度为u，且沿x轴正向。在A系原点处，x=0，B系中A原点的坐标为X=-uT，即X+uT=0。 可令 （1）. 又因在惯性系内的各点位置是等价的，因此k是与u有关的常数（广义相对论中，由于时空弯曲，各点不再等价，因此k不再是常数。）同理，B系中的原点处有 ，由相对性原理知，两个惯性系等价，除速度反向外，两式应取相同的形式，即k=K。 故有 （2）. 对于y，z，Y，Z皆与速度无关，可得 （3）. （4）. 将（2）代入（1）可得： ，即

（5）. （1）（2）（3）（4）（5）满足相对性原理，要确定k需用光速不变原理。当两系的原点重合时，由重合点发出一光信号，则对两系分别有 ， 。 代入（1）（2）式得： ， 。两式相乘消去t和T得： . 将γ反代入（2）（5）式得坐标变换： 3．速度变换：

同理可得V（y），V（z）的表达式。 4．尺缩效应： B系中有一与x轴平行长l的细杆，则由 得： ，又△t=0（要同时测量两端的坐标），则 ，即： ， 。 5．钟慢效应： 由坐标变换的逆变换可知， ，故

，又 ，（要在同地测量），故 。 （注：与坐标系相对静止的物体的长度、质量和时间间隔称固有长度、静止质量和固有时，是不随坐标变换而变的客观量。） 6．光的多普勒效应：（注：声音的多普勒效应是： ） B系原点处一光源发出光信号，A系原点有一探测器，两系中分别有两个钟，当两系原点重合时，校准时钟开始计时。B系中光源频率为ν（b），波数为N，B系的钟测得的时间是△t（b），由钟慢效应可知，A△系中的钟测得的时间为 （1）. 探测器开始接收时刻为 ，最终时刻为 ，则 （2）. 相对运动不影响光信号的波数，故光源发出的波数与探测器接收的波数相同，即