双头弹速度测量系统研究
采集系统,采用先进的信号处理技术,实现集通用性,精确性,高精度和实时性于一体的测量理念。
参考文献
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第一作者:殷建杰,硕士研究生,北京工业大学机械工程及应用电子技术学院,100124北京市
Author:Y in Jianjie ,Beijing University of T echnology Depart 2ment ,Beijing ,100124,China
基金项目:陕西省教育厅基金资助项目(03C J31)收稿日期:2009年7月
双头弹速度测量系统研究
马时亮1,黎雄2,倪晋平1,蔡荣立1,董涛1
1西安工业大学; 2
西安机电信息研究所
摘要:提出了一种基于数据采集卡配合光幕传感器的双头弹速度测试系统,详细地阐述了测量系统的组成与测量原理;采用相关算法分析双头弹穿过光幕靶传感器的输出信号,提高了弹丸时间间隔值求取精度。经实弹射击测试验证,该测量系统具有测量精度高、抗干扰能力强和操作简便等特点。
关键词:双头弹;光幕靶;测速;相关算法中图分类号:T J06 文献标志码:A
V elocity Measurement System of Double Projectiles
Ma Shiliang ,Li X iong ,Ni Jinping ,Cai R ongli ,D ong T ao
Abstract :The velocity measuring system of the double projectiles based on the data acquisition card with the optical screens is put forward.The com position and measuring principles of the measurement system is expatiated in detail.The correlation alg o 2rithm in mathematics is artistic used to process the signals of the double projectiles ,and the precision of the interval between the start 2time and the end 2time is much im proved.The testing result of the ball firing has proved that the measurement system has much higher measurement precision ,anti 2jamming and sim ple operation.
K eyw ords :double projectiles ;optical screen ;measuring velocity ;correlation alg orithm
1 引言
在枪、炮、弹等武器的研制、生产中,往往需要测量弹丸的飞行速度以检验其性能。测量弹丸速度的
方法很多,靶场上测试弹丸初速的常用方法有天幕靶、光幕靶和雷达等[1]。天幕靶与光幕靶配合测时仪的测速系统采用双区截测速原理,即在弹丸预定飞行弹道上不同两点处分别放置测量传感器,只要测出弹丸通过这两点之间的时间值和两点之间的距离,用距离值除以时间值,便得到速度。以上三种测量方法具有测试精度较高、对目标无干扰、工作可靠
等优点,特别是测定多发弹的飞行速度时,一次性布靶即可连续完成多次测试,深受用户欢迎。相对于多普勒雷达测速方法,光幕靶或天幕靶配接测时仪的方法操作简单,成本也相对较低。
随着武器技术的进步,弹种也越来越复杂,传统的传感器配接测时仪的方法已不能完全满足当前的弹速测试要求[2],为此有关研究人员进行了相关研究,提出了新的测试方法。例如,为了增强系统的可靠性,光幕靶和天幕靶后继处理电路中均采用了数字滤波器(由于滤波器需要针对不同的弹种适当地调整参数,因此滤波器的设计具有一定难度)。采用数据采集仪器配合光幕靶或天幕靶组成测速系统,以解决目前常规天幕靶和光幕靶测速系统的不足。针对多头弹速度的测量,国内有研究者用励磁式线
圈靶配接数据采集系统记录弹丸穿过线圈时产生的感应电动势信号,并据此信号判读各弹丸的飞行速度[3]。由于线圈靶的靶面限制,加上目前测试的试验弹种着靶分布一致性不均衡等原因,目前各试验单位越来越多的使用光幕靶或天幕靶来进行弹丸速度的测试。
本文提出采用数据采集卡获取光幕靶或天幕靶输出的双头弹丸模拟信号,对采集信号进行数字处理,从而得到每一发弹丸穿过两个传感器靶面之间的时间间隔,进而计算出每发弹丸的飞行速度。本文阐述了速度测量系统的原理并给出了速度测量软件设计。
2 系统组成与速度测量原理
光幕靶速度测试系统由一套测速光幕靶与信号处理装置组成。测速光幕靶基于区截测速原理,一般由起始光幕靶和截止光幕靶组成;信号处理装置则基于数据采集卡和工业控制计算机,一般由放大滤波模块、信号采集与处理模块和计算机显示模块等组成,其测量原理如图1所示。
实际测试时,将一套测速光幕靶置于双头弹丸预发射轨迹线上,并确定靶距L 。当双头弹丸出射后,将分别先后穿过起始光幕靶和截止光幕靶,并同时产生弹丸原始波形信号;原始波形信号经过放大滤波电路处理后,被信号采集系统采集,即得到脉冲信号波形。脉冲信号经过相应的处理算法进行处理后,就可以计算出每发弹丸穿过两个光幕靶传感器的时间间隔,进而求得弹丸的出射速度
。
图1 速度测量原理图
弹丸沿着预定弹道穿过区截装置的两个平行光幕的瞬间将分别产生起始信号和截止信号,其理论
波形如图2所示。
计算出弹丸穿过区截平面的时间间隔值ΔT 后,再根据两个区截平面间的距离L ,通过公式(1)即可求出弹丸的飞行速度V [4]。
V =
L ΔT
(1
)
图2 光幕靶输出信号理论波形图
3 信号处理算法研究
3.1 传统测时方法
弹丸穿过光幕靶或天幕靶靶面产生的信号经过
放大、滤波后被信号采集系统采集,从而得出时间—电压对应的模拟信号。该模拟信号经过一个电压比较器,当模拟信号到达一定的幅值时,比较器输出一个脉冲电压信号来启动、停止测时仪[5,6]。根据触发时刻的不同,目前光幕靶或天幕靶触发测时仪的方法主要有弹尖触发和弹底触发[8],其中弹底触发主要是采用峰值一半触发。
(1)弹尖触发如图3所示,当弹丸穿过传感器靶面、传感器输出的弹丸模拟信号大于某一阀值U 0(这一阀值也称为触发电平)时,比较器电路输出一个脉冲信号来触发或者停止测时仪,由测时仪记录两个脉冲信号的时间间隔Δt ,Δt 即为弹丸飞过两个靶面的时间
。
图3 弹尖触发示意图
(2)峰值一半触发
如图4所示,当弹丸穿过传感器靶面,传感器输出的弹丸模拟信号到达最大值U max 后、下降到最大
值一半即U max /2时,比较器电路输出一个脉冲信号来触发或者停止测时仪,由测时仪记录的两个脉冲信号的时间间隔Δt ,即为弹丸飞过两个靶面的时间
。
图4 峰值一半触发示意图
当弹丸的两个信号一致性非常好,即两个信号幅值、脉宽、上升沿和下降沿斜率等都非常接近时,弹尖触发和弹底触发(峰值一半触发)都有很高的测时精度。但是,在实际测量过程中,由于各传感器装调精度、灵敏度及放大电路参数都不可能完全一致,再加上噪声等因素的影响,往往两个信号在上升沿和下降沿的斜率、幅值、形状等方面存在一定的差别,所以弹尖触发和弹底触发都存在不同程度的误差[3,4,7,8]。
3.2 改进测量系统方案研究
如上所述,对弹丸初速测量的信号进行处理,通常采用弹尖触发或峰值一半触发弹丸信号的方式,通过触发点处的特征值求出弹丸穿过两个传感器的时间值。而本文使用的相关分析算法,则基于数学知识中的相关算法[9]
。
(1)相关算法原理
下面以两个数组为例论述相关分析算法原理。设有两个一维数组a (n )、b (n ),其中n 为有限长度正整数。假设存在一个变量j (j ≥0且为整数),则数组元素与j 之间存在如下的函数关系式
F (j )=∑n
i =1a (i )b (i +j )
(2)
上式即称为将两个数组a (n )和b (n )相关求和。
由式(2)可以看出,在j 取不同的值时,F (j )会有不同的值与之对应。对j 由小到大取不同值时得出的F (j )值进行比较,得出最大值F max (j ),则此时称数组a (n )、b (n )为相关最大。那么,此时与之对应的j 值即为数组a (n )和b (n )中对应相乘元素的下标之间相差的个数。
(2)相关算法应用
在弹丸飞行的弹道方向上依次放置两个光幕靶,弹丸的弹道与光幕靶靶面垂直,且确定两靶间距为L 。当双头弹丸穿过两个靶面时,两个传感器将分别输出如图5所示的两通道波形信号。图中,弹丸信号只占整个波形信号中很小的一部分,其他部分均为非弹丸信号或是噪声信号;一个传感器输出两个弹丸信号,其中第一个信号为第一发弹丸穿过该传感器的信号,第二个为第二发弹丸穿过该传感器的信号。正常情况下,由于噪声信号的幅值较低,一般均小于某一幅值,所以可以为传感器的输出信号设置一个合适的比较电压,当传感器输出的信号电压幅值大于该比较电压时,则认为是弹丸信号的到来。通常将该比较电压值作为触发数据采集卡开
始工作的门槛电压阈值
。
图5 光幕靶输出信号波形图
理想情况下,弹丸穿过两个靶面所产生的信号波形x 1(t )和x 2(t )完全相似,设两个信号的脉宽为
T ,则x 1(t )和x 2(t )间的互相关函数为
R x
1x
2
(τ)=
∫
T
x 2
(t )x 1
(t +τ
)d t (3)
在工程实际应用中,数据采集仪器所采集到的数字信号是每隔一定的采样周期采集的光幕靶传感器输出的信号幅值,即离散化的数字信号,所以式(3)可改为
R x
1x 2
(τ)=∑n
i =1
x 1(t i )x 2(t i +τ)(4)
根据相关函数性质可知,当τ取不同的值时,会有不同的R x 1x 2(τ
)值与其对应,当R x 1x 2(τ)取得最大值时所对应的τ值应为两个弹丸信号的时间间隔。上述原理相当于将弹丸信号x 1(t )在时间轴上平移一段距离,然后与x 2(t )的对应点相乘。当两个信号完全重合时,移动的距离即为两个信号的
时间间隔,此时它们的相关函数R x 1x 2(τ)取得最大值。
假设弹丸在两靶间作匀减速运动,则子弹在两靶中点的运动速度v 为
v =
L
τ
(5)
4 软件设计
系统在配接数据采集卡工作模式下,通过对获取的双头弹弹丸波形信号经过相关算法分别计算出两个弹头穿过两个传感器的时间间隔值,进而求得双头弹各个弹丸的瞬时速度值。
试验中,由于声波、光幕靶传感器震动等的影响,计算机采集到的弹丸波形信号通常情况下并不理想,一般都需要通过如滑动滤波、卡尔曼滤波等滤波算法予以滤除。将滤波后的波形数据两两组合后再通过相关分析算法,即可求出各自的时间间隔值,相应的软件流程如图6所示。
图6 软件流程图
5 实弹试验与结果分析
5.1 测试系统组成
光幕靶区截装置:XGK-2003型测速光幕靶;信号处理装置:凌华PCI9812四通道数据采集卡,采样频率设置为1MH z。信号处理算法:用相关分析算法计算双头弹丸穿过区截平面间的时间间隔值。
5.2 对比试验及结果分析
(1)对比试验
采用本文提出的基于数据采集卡的光幕靶测速系统与XGK-2002型测时仪配接J Y J-91型天幕靶组成的测速系统进行测试比对。将天幕靶和光幕靶以25mm炮口距对称布放于弹丸预定弹道上,其中天幕靶放在光幕靶外侧;实弹射击弹种使用1217mm 双头弹;射击时,弹道枪与区截装置平面保持垂直。
实弹射击结果见表1。
表1 天幕靶与光幕靶V25速度比对结果表序号
V25(天幕靶)V25(光幕靶)差值
V1V1V2ΔV1 1766766.5721.4-0.5
2777777.6718.5-0.6
3770769.7708.40.3
4765765.0713.50.0
5772772.2720.8-0.2
6761761.4712.8-0.4
7769769.2710.8-0.2
8772772.0710.50.0
9770769.9725.30.1
10773773.7713.2-0.7
平均值770769.7715.50.3
(2)结果分析
试验过程中,基于数据采集卡的光幕靶测速系统工作稳定、可靠,对双头弹丸的两个速度结果均能正常测试。与天幕靶测速系统相比,采用数据采集卡工作方式,解决了常规测速系统不能同时测试双头弹丸两个速度的问题;对过靶数字信号,根据实测弹丸信号特征和数字化信号处理方法能有效滤除干扰信号;采用相关分析算法提高了数据测试精度。
6 结语
本文对双头弹速度测量原理及信号处理算法进行了研究,阐述了在数据采集卡工作模式下双头弹丸穿过光幕靶时弹丸信号采集的过程,并采用相关分析算法实现了对弹丸信号时间间隔值的求取,并完成了基于数据采集卡的相关算法上位机程序设计。通过与配接测时仪的校验级天幕靶测速系统进行对比,本文研制的速度测量系统同样具有较高的测量精度;而基于计算机的速度测试系统,不但对弹丸信号的数据处理更为精确、快捷,而且使速度测试实现了自动化和可视化操作。
参考文献
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第一作者:马时亮,讲师,西安工业大学光电工程学院, 710032西安市
First Author:Ma Shiliang,Lecturer,School of Optoelectronic Engineering,X i’an T echnological University,X i’an710032,China
速度测量方法概述
速度测量方法概述 一、速度测量方法 M法是测量单位时间内的脉数换算成频率，因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题，可能会有2个脉的误差。速度较低时，因测量时间内的脉冲数变少，误差所占的比例会变大，所以M法宜测量高速。如要降低测量的速度下限，可以提高编码器线数或加大测量的单位时间，使用一次采集的脉冲数尽可能多。 T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期，从而得到频率。因存在半个时间单位的问题，可能会有1个时间单位的误差。速度较高时，测得的周期较小，误差所占的比例变大，所以T法宜测量低速。如要增加速度测量的上限，可以减小编码器的脉冲数，或使用更小更精确的计时单位，使一次测量的时间值尽可能大。 M法、T法各且优劣和适应范围，编码器线数不能无限增加、测量时间也不能太长(得考虑实时性)、计时单位也不能无限小，所以往往候M法、T法都无法胜任全速度范围内的测量。因此产生了M法、T法结合的M/T 测速法：低速时测周期、高速时测频率。 二、光电编码器 1、工作原理 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º；的两路脉冲信号。
2、倍频电路 倍频电路一般是指电机反馈变频器的倍频，一般4倍频居多。举个例子，如果电机装了一个1000线编码器，如果在没有倍频的情况下，电机每转一圈可输出1000个脉冲；如果经过4倍频电路处理，则可以得到一圈4000个脉冲的输出，电机一圈为360°，所以每个脉冲代表的位置为360°/4000，相比360°/1000, 分辨率为4倍。 3、频压转换 在测量转速（频率）时，目前多采用数字电路，但有些场合则需要转速（频率）的变化与模拟信号输出相对应，这样便可在自动控制系统实验中用频/压转换器件代替测速发电机，从而使实验设备简化。
测量平均速度
测量平均速度 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
测量平均速度 教学目标 【知识与技能】 学会使用停表和刻度尺正确地测量时间和距离，并求出平均速度。 【过程与方法】 体会设计实验、实验操作、纪录数据、分析实验数据的全过程。 【情感态度与价值观】 逐步培养学生学会写简单的实验报告。 教学重点：使学生会用停表和刻度尺正确测量平均速度，加深对平均速度的理解。 教学难点：设计实验测量物体的平均速度。 教学方法：演示法、观察法、分析讨论法 教学过程 一.谈话导入 放学回家骑车行驶在斜坡上，感觉车越往下运动速度越快。小明想：车在斜坡上向下运动的速度究竟有没有变化呢？同学们,证明自己或别人的看法是否正确,需要收集有说服力的证据才行,大家想一想，（测量出速度）那我们现在出去测量你觉得合适吗？想想能 否通过设计一个模型，做个实验来研究呢？ 二.研究新知 出示一个这样的模型，这个模型是研究什么问题的呢？或者说通过这个模型你可以提出什么问题呢？（提出问题：如小车从斜面上滚下来速度是否变化？如何变化？）现在你们猜想一下会是什么情况？（猜想与假设）。猜想后不行动永远只能是猜想，所以我们要 设计实验来证明我们的猜想（设计实验） 课本上已经设计了一个实验，请同学们自学课本第23页内容，带着问题去阅读，明 确： 实验目的:学会测量平均速度（板书课题） 实验原理：v=s/t 实验器材:刻度尺（测量s），停表（测量t），斜面、小车、金属片教师视频演示测量平均速度的实验，请同学们仔细观察，仔细听，思考： 1.斜面上下滑的小车做什么运动？ 变速直线运动 2.怎样表示小车运动的快慢？ 平均速度 3.怎样测量小车的速度？ 用刻度尺测出小车运动的路程s，用停表测出小车运动的时间t，由公式v=s/t可算出小车的平均速度。 4.小车运动的距离（也就是s）测量哪里到哪里的距离？ 车头到车头或车尾到车尾 5.实验的过程中,斜面的坡度大一点好,还是小一点好为什么 将斜面调整好坡度，坡度既不能太陡，这样会使小车下滑的时间太短；也不能太小，由于摩擦，小车可能无法自行下滑。所以要使斜面保持较小的坡度,小车运动的时间长一些，主要是为了便于记录小车运动的时间.减少误差的产生
测量平均速度-练习题
1.4 测量平均速度 练习题 学习目标：能利用速度公式及变形公式进行各种计算。 一、选择题 1、关于平均速度，有以下几种说法，其中正确的是（ ） A. 平均速度就是速度的平均值 B. 平均速度是用来精确描述做变速直线运动的物体的快慢的 C. 平均速度等于物体通过一段路程跟通过这段路程所用时间的比值 D. 平均速度是几个物体运动速度的平均值 2、某同学从甲地到乙地，前200m 以4m/s 的速度步行，后1000m 以10m/s 的 速度乘车，则该同学全程的平均速度为：（ ） A 、7m/s B 、5m/s C 、8m/s D 、9m/s 3、一个物体从静止开始沿一条直线通过一段路程，运动得越来越快，在通过这 段路程的最后3m 时，用了2s ，则该物体在整段路程中的平均速度可能是 （ ）A ．1.5m/s B ．2m/s C ．1m/s D ．2.5m/s 4、用图象表示物体运动规律，下图中表示同一运动规律的是：（ ） A ．甲图和丙图 B.甲图和丁图 C ．乙图和丙图 D.乙图和丁图 二填空与实验题 5、日常生活中我们可以用不同的方法来比较物体运动的快慢，图中a 、b 、c 三 人同时从同一起 跑线开始运动，则甲图中运动最快的是 ，其比较运动快慢的方法是 ； 乙图中运动最快的是 ，其比较运动快慢的方法是 6.、某物理兴趣小组的同学分别测出了甲、乙两电动小车在一条直线上运动的路 程和时间，并根据数据作出了相应的路程-时间图像，如图所示. （1）观察图可知，甲车通过0.6 m 的路程所用的时间是 s. （2）观察图可知，乙车运动1min 通过的路程 m. （3）比较图像可知，甲车的速度 乙车的速度.（填“大于”、“等于”或 甲 乙 c 图1 a b a b c
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
基于单片机的汽车速度测量系统设计说明
专业技能实训报告 题目基于单片机的汽车速度测量系统设计 学院信息科学与工程学院__________ 专业________________ 通信工程 ____________ 班级_______________ 通信0902 __________ 学生__________________ 彭元 ______________ 学号20091221 _________________ 指导教师__________________________________
二?一二年一月三日 1前言 (2) 2总体设计 (3) 2.1 设计方案 (3) 22主要容 (3) 3单片机速度测量系统 (4) 3.1单片机速度测量原理 (4) 3.2单片机速度测量系统结构框图 (4) 4 系统硬件设计 (5) 4.1传感器的选用 (5) 4.1.1 霍尔传感器的基本工作原理 (5) 4.1.2 CS3020 霍尔传感器 (6) 4.1.3 霍尔传感器的硬件连接 (7) 4.2 MCU控制系统设计 (8) 4.2.1 CPU 的选用 (8) 4.2.2 AT89S51 主要特性和引脚说明 (8) 4.2.3 MCU 最小系统设计 (10) 4.3 LED数码管显示器 (11) 4.4 单片机测速系统总原理图 (11) 5系统软件设计 (12) 5.1 程序流程图 (12) 5.2 程序功能 (14) 结语 (15) 参考文献 (16) 附录 (16)
1前言 随着信息技术的不断发展，单片机在测量系统中得到了广泛的应用。速度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量。速度的测量方法有许多种，但在不同的应用环境下，相应的测量方法有它自己的特点和误差。因此对单片机速度测量系统的研究有着重要的目的和意义。本设计采用AT89S51单片机作为主要控制核心，应用霍尔传感感器采集信号，经过单片机定时计数并运用一个算法测量出汽车行驶速度，最终用4位位的在以上建的系统的基础上LED数码管显示其测量结果，具有较高的实用价值。
1.4《测量平均速度》教学设计
《测量平均速度》教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能 1．知道用平均速度描述变速直线运动的快慢，了解平均速度是表示运动物体在某一段时间内或某一段路程内的平均快慢程度的物理量。 2．学会使用停表和刻度尺正确地测量时间和距离。会求出平均速度，加深对平均速度的理解。 （二）过程与方法 1．掌握使用物理仪器停表和刻度尺的基本技能。 2．体会设计实验、实验操作、记录数据、分析实验结果的总过程。 3．逐步培养学生学会写简单的实验报告。 （三）情感态度和价值观 1．养成物理知识与实际相联系的意识和习惯，在实际物理情境中体会物理过程，学习物理知识。 2．通过实验激发学生的学习兴趣，培养学生认真仔细的科学态度和正确、实事求是记录测量数据的严谨作风。 二、教学重难点 本节内容在教材中起到承上启下的作用，说“承上”是因为速度的概念是本章知识的核心，通过测量平均速度，加深学生对速度、平均速度的理解。说“启下”是因为本节是第一次分组实验课，让学生通过设计实验、收集和分析实验数据等自主活动来提高实验能力，体会间接测量物理量的方法，培养合作精神。教材设计实验来巩固平均速度的知识，练习用停表测时间，用刻度尺测长度，选用的器材比较简单，只有木块、斜面和小车，通过在斜面的中间放上铁片，用来划分两段路程，在小车或小球撞击铁片时记录时间，两段时间之和就是小车在斜面上的总路程所通过的时间。教材要求学生计算前半程和总路程的平均速度，应当严格按照平均速度的计算公式计算，在计算中复习巩固解决物理计算题的方法和步骤，通过分析实验数据，体会说到平均速度时一定要指明是“某一段时间”或“某一段路程”的平均速度。 重点：平均速度的测量。 难点：平均速度的测量，停表的使用。 三、教学策略 创设做变速运动的物体的例子，学生容易判断运动物体的速度是变化的，也能猜想出物体速度是怎样变化的。但是要拿出令人信服的证据，必须进行速度测量。接着引导学生分析要测量速度，必须用刻度尺测量长度和用停表测量时间。学生通过分组实验，测量下
实验练习,测量平均速度
1.在“测平均速度”的实验中：1>. 本实验的原理：； 2>.本实验除图2所示的器材外，还缺； 3>.用刻度尺测出S=78cm，用停表测出t=2S，则 本实验中的平均速度= m/s。 2.一个小球从斜面滚下，用闪频照相机每隔0.1s 拍摄一次，记录小球运动情况的照片如图3所示。 则小球从A点运动到D点用时_____s，平均速度 为__ _m/s，小球整个运动过程中速度越来越 __ ___。 3．如图所示，这是小明设计的“测平均速度的 实验”装置，利用这个装置测小车在斜面上做变 速直线运动的平均速度．这个实验的原理是，实 验必须测量的物理量是和．如图，若秒表每格为 1s，该次实验中，小车通过全程的平均速度 v=m/s，实验中小车通过上半路程的平均速度小 车通过下半路程的平均速度（填“大于”、“小于” 或“等于”）． 4．如图是某实验小组做”测平均速度”的情形． （1）测平均速度的原理是 （2）小车从位置A开始沿直线运动到位置B为 止，通过的距离是cm． （3）小车从位置A出发开始计时，到位置B时， 所用时间如数字钟所示，小车从A到B所用时 间是s． （4）小车的平均速度是m/s． 5.如图所示是测量小车沿斜面下滑的平均速度的 实验． （1）该实验目的是练习用测平均速度． （2）该实验原理是． （3）实验时观察到，小车沿斜面顶端下滑到斜 面底端的运动是直线运动．（选填“匀速” 或“变速”） （4）实验中测得路程s1上的平均速度为v1，路 程s2上的平均速度为v2，路程s3上的平均速度 为v3．那么，v1、v2、v3的大小关系是． （选 填＞、＜、=） 6．在用如图所示的方法“测平均速度”的实验 中，请据图回答问题： （1）实验原理是； （2）在实验中，除了用到如图所示的器材外， 还缺少； （3）所测路程为m． （4）假设所用时间为7s，那么小车的平均速度 m/s． （5）实验时，斜面的坡度应很小，其原因是为 了． 图3 图2
19：对六种瞬时速度测量方法的研究
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
人教版八年级物理第1章机械运动第四节测量平均速度同步练习 含答案
人教版八年级物理第1章机械运动第四节测量平均速度同步练习含答案 1.小军同学用下列四种方法测定小球沿桌面滚动时的平均速度,其中你认为最好的是( ) A.先选定一段较长的路程,测定小球通过这段路程所用的时间 B.先选定一段较短的路程,测定小球通过这段路程所用的时间 C.先选定一段较长的时间,测定小球在这段时间内通过的路程 D.先选定一段较短的时间,测定小球在这段时间内通过的路程 2.用斜面和滑块做“测物体的平均速度”实验,如图所示.当滑块自顶端出发时开始计时,滑至斜面底端时停止计时.此过程中,滑块的平均速度是( ) A 10 cm/s B 9 cm/s C 8 cm/s D. 7 cm/s 3.一架雪橇沿山坡滑下,第1s内通过3m,第2s内通过6m,第3s内通过9m…则有( ) A.雪橇做匀速直线运动,速度是3m/s B.雪橇做变速直线运动,但每秒内的平均速度都是3 m/s C.雪橇前2s的平均速度是4.5m/s D.雪橇的平均速度是4.5m/s 4. 甲、乙两车同时同地同向做匀速直线运动,甲的速度大于乙的速度,它们的t图象是如图所示a、b、c、d四条图线中的两条,运动5秒时甲、乙间的距离小于3米,则( ) A.甲的st图象一定为图线a B.乙的st图象一定为图线b C.甲的st图象可能为图线c 5.为了探究“小车沿斜面下滑时速度的变化”,给你提供了如图所示的装置 (1)要完成该探究实验,需用的测量工具有________和________ (2)实验依据的原理是________
(3)若图中停表每格表示1s,那么实验中小车通过前半段路程的平均速度为________m/s,小车通过全程的平均速度为________m/s (4)小车沿斜面下滑的过程中,速度的变化情况是________ 6.对一辆在平直公路上做直线运动的小车进行观测研究.记录了小车在这段时间内通过的路程与所用的时间,并根据记录的数据绘制了路程与时间的关系图象,如图所示,根据图象可以判断（） A.0~7s内,小车的平均速度是1.5m/s B.0~5s内,小车的平均速度是0.4m/s C.5~7s内,小车的平均速度是1m/s D.2~5s内,小车运动了2m 7. 如图所示,一木块在水平面上运动时在相等时间内s.从频连续拍摄4次“频闪”照片,频闪的时间间隔为0.02 闪照片可判断,该木块做________(选填“匀速”或“变速”)直线运动.木块从1位置运动到2位置的距离是________cm.木块从1位置到4位置运动的速度为________m/s 8.沿长廊AB方向铺有30块完整的相同的正方形地砖如图甲所示小明用分度值是1mm的刻度尺测量其中块地砖长度,如图乙所示,则每块地砖的长度是________cm.小明用停表测量自己从长廊的A端走到B端所用的时间,停表的读数如图丙所示,他所用的时间是________s小明的步行速度为________m/s 9同学们用如图甲所示的玻璃管做了“研究气泡运动规律”的实验,该实验的测量工具有________和________;根据测量数据画出的路程一时间图象如图乙所示,则气泡上升的速度为________cm/s
转速(速度)测量方案
转速(速度)在线测量方案选择时，一般要考虑的问题有以下几点： 1. 被测物体运动的速度范围； 超低速(0. 0 2 ?2.00r/min) 低速(0.5 ?500r/min) 中高速(10 ?20000r/min) 高速(500 ?200000r/min) 超高速(500 ?600000r/min) 全速(0.020 ?600000r/min) 2. 被测物体可测点几何形状； 轴(光轴/带孔/带槽/带销/叶片) 传动齿轮/ 皮带 3. 环境条件； 4. 动态/ 静态显示、记录、控制； 5. 误差、响应时间、输出控制形式等；测速范围作为基本参数，直接关系到传感器和测速仪的选择；比如 在20?20000r/min 这一测速范围，函盖了低速、中高速，满足这一测速范围的传感器和测速仪表品种比较多；如果测速范围在 20r/min 以下，甚至0.1r/min 以下, 这就是超低转速测量，不是普通的传感器和测速仪表能满足的了。 被测物体可测点几何状况及环境条件，往往是传感器和测速仪的最大制约因数。比如一 种微型电机，被测旋转轴直径只有1.5mm,只有端面露在外面，且此轴没有负载能力，如何检 测？再如被测物体转速0.10?2.00r/min,要求测量仪表输岀4?20mA的标准信号，测量环境 70摄氏度，这就要求传感器和测速仪不光满足测速范围的要求，还要满足环境温度的要求。
被测物体可测点几何形状，关系到适用传感器的品种，可测点周边空间关系到选用传感器的可安装性，可测点环境关系到传感器和仪表的耐受特性。 动态测量和静态测量，关系到测量方法和瞬时转速的概念，静态测量一般选用的采样时间为0.5秒到2秒，超低转速时，可延时到60秒。动态测量一般采样时间选择小于0.1秒, 高速采样时，要求采样时间不超过0.02秒。 在线测量有时作为观测手段，只需要显示；有时作为反馈，用于系统调节，有时用于报警控制。 误差、响应时间、输出控制形式，直接关系到测量目的能否达到。 以上决定转速（速度）在线测量方案选择的几点要素，主要针对安装以及测速范围与环 境条件等方面的适用性；在线测量方案还要求简单可靠，经济有效。 从传感器的安装方式来分，有接触式和非接触式两种；按传感器的类别来分，就有磁电、磁敏、光电（光纤）、霍尔等方式，下面先从这两个侧面来介绍转速传感器的选用方案：方案1:接触式测量 这种测量方式一般适用中、低转速的测量。传感器与被测旋转轴，通过弹性联轴器连接，传感器安装固定时，要求出轴与被测旋转轴尽量保持同一条直线，在较高速时尤其严格。
测量平均速度实验报告
1.4测量平均速度实验报告教学目的： 1.学会正确使用刻度尺； 2.学会正确使用停表测时间； 3.了解平均速度的意义和测量方法。 自主学习，小组合作 一、阅读课本并查阅资料，完成以下问题： 1.实验原理：___________________________ 2.测量平均速度需要测量哪些物理量？ 3.测量路程需要什么仪器？测量时间需要哪些仪器？ 二、测量物体运动的平均速度实验 1、实验器材：斜面、小车、金属片、________________ 2设计实验：参照教材或如右图所示。 3、实验步骤：1.2.345 参照课本23页 4、分别计算下半段路程S3和时间t3 算出小车通过下半段路程的平均速度V3 5、设计表格，记录数据
分析与论证：比较V 2 v 3 即：小车沿斜面下滑的速度越来越______________________ 。 6、结论：说明小车沿斜面下滑运动越来越__________ 。 7、注意：测量小车通过的路曾时，必须从开始计时的车头（或车尾）量到计时结束的车头（或车尾），不可以从斜面的顶端量到斜面的底端或从车头量到车尾。 五、知识点归纳： 1.测量长度的基本工具是______________ ，长度的基本单位是___________ ;测量时间的工具是__________ ，时间的基本单位是 _______ 。 2.实验测得斜面全长是S,小车在全程的运动的时间是t ;上半段的长是S,运动的时间是t i。则全程的平均速度是____________________ ，上半段的平均速度是 ___________ ;下半段路程是__________ ，运动的时间是________ ，下半段的平均速度是. 3.实验证明：小车在斜面的______ 段平均速度最大，运动最 ______ ;在斜面_______ 段平均速度最小，运动最______ 。结果表明：物体做变速运动的平均速度的大小与 _______ 和_ _____ 有关。 课后反思：
测量平均速度习题含答案
测量平均速度习题（含答案） 一、实验探究题(本大题共20小题，共120.0分) 1. 小明做“研究气泡运动规律”的实验 （1）在研究气泡运动的快慢时,依据的物理原理是，需要的测量工具是。（2）实验中，小明设计的操作方案是：等气泡运动一段路程到达O点后开始计时，并在玻璃管上以O点为起点每隔 10cm处做一刻度标记，用秒表测出气泡从O点运动到每一个刻线标记处所用的时间（如图）,算出各区间内相应的速度。小华设计的操作方案是在玻璃管上每隔 5cm处做一刻度标记，其余操作与小明的相同。你赞同同学的方案，理由 是 。 2. 小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如下图所示的实验装置：小车从带刻度的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示（数字分别表示“小时：分：秒”） （1）该实验测小车平均速度的实验原理是（用公式表示）：__________．（2）实验中使用的斜面的坡度__________，（填“较小”或“较大”）其目的是：让小车下滑的时间__________（长、短）一些，这样能减小时间测量的误差．（3）实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点才开始计时，则会使所测AC段的平均速度V AC偏__________（填“大”或“小”）；可以看出小车在下滑过程中做__________（匀速/变速）直线运动（4）若S2的路程正好是全部路程的一半，则小车通过上半段路程的平均速度．V AB=__________m/s．（5）小车下滑过程中全程的平均速度为：V AC=__________ m/s． 3. 小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图的实验装置：小车从带刻度的斜面顶端由静止下滑，图中的方框是小车到达A、B、C三处时电子表的显示（数字
重力加速度测量的十种方法
重力加速度测量的十种方法 方法一、用弹簧秤和已知质量的钩码测量 将已知质量为m的钩码挂在弹簧秤下，平衡后，读数为G.利用公式 G=mg得g=G/m. 方法二、用滴水法测重力加速度 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个（n取50—100）水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、用单摆测量（见高中物理学生实验） 方法四、用圆锥摆测量.所用仪器为：米尺、秒表、单摆. 使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图1），用秒表测出摆球n转所用的时间t，则摆球角速度ω=2πn/t 摆球作匀速圆周运动的向心力F=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：
g=4π2n2h/t2. 将所测的n、t、h代入即可求得g值. 方法五、用斜槽测量，所用仪器为：斜槽、米尺、秒表、小钢球. 按图2所示装置好仪器，使小钢球从距斜槽底H处滚下，钢球从水平槽底末端以速度v作平抛运动，落在水平槽末端距其垂足为H′的水平地面上，垂足与落地点的水平距离为S，用秒表测出经H′所用的时间t，用米尺测出S，则钢球作平抛运动的初速度v=S/t.不考虑摩擦，则小球在斜槽上运动时，由机械能守恒定律得：mgH=mv2/2.所以g=v2/2H=S2/2Ht2，将所测代入即可求得g值. 方法六、用打点计时器测量.所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 将仪器按图3装置好，使重锤作自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的P点，用米尺测出OP的距离为h，其中t=0.02 秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g.
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。
基于单片机速度测量系统的设计
基于单片机计速器的设计 摘要：随着信息技术的不断发展，单片机在测量系统中得到了广泛的应用。速度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量。速度的测量方法有许多种，但在不同的应用环境下，相应的测量方法有它自己的特点和误差。因此对单片机速度测量系统的研究有着重要的目的和意义。本设计采用AT89S51单片机作为主要控制核心，应用霍尔传感器采集信号，经过单片机定时计数并运用一个算法测量出汽水行驶速度，最终用4位LED数码管显示其测量结果,具有较高的实用价值。本文的优点是充分发挥了单片机的性能，硬件电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高，成本低等特点。 关键词：单片机；速度测量；霍尔传感器；LED
目录 1总体设计 (1) 1.1系统设计方案论证 (1) 1.2本系统设计的主要内容 (1) 2单片机速度测量系统 (2) 2.1单片机速度测量原理 (2) 2.2单片机速度测量系统结构框图 (2) 3系统硬件设计 (2) 3.1.2 CS3020霍尔传感器 (4) 3.1.3霍尔传感器的硬件连接 (5) 3.2 MCU控制系统设计 (6) 3.2.2 A T89S51主要特性和引脚说明 (6) 3.2.3 MCU最小系统设计 (9) 3.3 LED数码管显示器 (10) 3.4单片机测速系统总原理图 (11) 4系统软件设计 (12) 4.1程序流程图 (12) 4.2 程序功能 (13) 4.3 程序调试 (14) 参考文献 (15) 附录 (15)
1总体设计 1.1系统设计方案论证 现在测量速度的方法有很多，可以采用不同的器件做出多种测速器。在这里讨论了两种方案。 方案一：光电式脉冲发生器。 主要由光源、光敏器件和遮光盘组成。水轮旋转带动遮光盘旋转，当遮光盘没有遮住光源时，光源的光射到光敏器件上，光敏器件中有电流流过，于是在输出端产生电压输出。其脉冲频率与水速成正比，经过单片机处理后，即可得出水的速度。这种光脉冲发生装置，在转换速度较高的情况下，由于水流动中的振动引起的光脉冲干扰等问题不好解决，现在采用的不多。 方案二：磁电式脉冲发生器。 将导磁材料的齿轮固定在转轴上，对着齿轮端面固定一块磁钢，霍尔元件贴在磁钢的一个端面上，随着齿轮转动，元件的输出呈周期性变化，经整形和放大后输出方波脉冲。霍尔传感器输出频率与转速成正比，此信号经单片机处理后，即可得出水流的速度。 本设计测量要求稳定性好，灵敏度高和精度高，而且对水流速度的测量要求传感器能够适应各种各样的环境。所以这里选择方案二。其原因还有三点：其一是霍尔传感器输出信号电压幅值不受转速的影响；其二是频率响应高，其响应频率高达20kHz，相当于水速为1000km/h时所检测的信号频率；其三是抗电磁波干扰能力强。 根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和M/T法(频率周期法)。测频法一般用于高速测量，在转速较低时，测量误差较大；而测周期法一般用于低速测量，速度越低测量精度越高，但在测量高转速时，误差较大；频率周期法结合了上面两种方法的优点，但是此种方法要求单片机有3个定时/计数器。考虑上面三种因素，该系统选择测频法。 1.2本系统设计的主要内容 根据上面选择的方案，本设计主要内容由以下三大部分组成： 一、信号的采集。这部分主要是用霍尔转速传感器采集水轮转速的信号，并将采集的信号传给单片机。 二、单片机数据处理。这部分主要是使用51系列单片机采用适当的算法来编程快速准确地对采集的数据进行相关运算并得出结果。此部分是本设计的重点和难点。 三、LED数字显示。这部分主要是对测得的结果通过4位LED数码管显示给用户。
八年级物理测量平均速度练习题及答案
1.公路上，一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶，它用30s追上了它前方450m处的一辆匀速 行驶着的自行车，这辆自行车的速度是（） A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s 2. 小明在班上给同学们讲了新的“龟兔赛跑”故事：乌龟和兔子由起点出发后，兔子很快 把乌龟落在后面。它看到乌龟跑的太慢了，就在半途的一棵树下睡了一觉，醒来时发现乌龟离终点很近了，兔子急忙去追，结果他们同时到达终点。在小明讲的这个故事中，关于乌龟和兔子运动的说法正确的是（） A．在整个运动过程中，乌龟和兔子的平均速度相等 B．兔子始终比乌龟跑得快 C．在整个运动过程中，兔子的平均速度要大于乌龟的平均速度 D. 兔子睡觉时肯定是静止的 3．关于速度,以下各种说法正确的是( ) A 运动路程越长,速度越大 B 运动时间越短,速度越大 C 相同时间内,通过路程越长,速度越大 D通过相同的路程,所用时间越长,速度越大 4. 甲、乙是两个做匀速直线运动的物体。甲、乙通过的路程之比为2∶3，所用的时间之比是1∶2，则甲、乙的速度之比是（） A．3∶2 B．3∶1 C．3∶4 D．4∶3 5．关于平均速度，有以下几种说法，其中正确的是（） A. 平均速度就是速度的平均值 B. 平均速度是用来精确描述做变速直线运动的物体的快慢的 C. 平均速度等于物体通过一段路程跟通过这段路程所用时间的比值 D. 平均速度是几个物体运动速度的平均值 6．某同学从甲地到乙地，前200m以4m/s的速度步行，后1000m以10m/s的速度乘车，则
该同学全程的平均速度为（） A、7m/s B、5m/s C、8m/s D、9m/s 7．用图象表示物体运动规律，下图中表示同一运动规律的是（） A．甲图和丙图 B.甲图和丁图 C．乙图和丙图 D.乙图和丁图 8. 一位同学骑自行车行驶在一段公路上，前5 min行驶了1200 m，然后又用0.5 h行驶了 8 km，最后用5 min行驶1000 m。这位同学骑自行车前5min的平均速度是m/s，中途8 km路程中的平均速度是______km/h=________m/s ，通过整段公路的平均速度______m/s。 9.小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置：小车从带刻度（分 度值为1mm）的斜面顶端由静止下滑，图中的方框内是小车到达A、B、C三处时电子表的显示。 （1）该实验是根据公式____________进行测量的。 （2）实验中为了方便计时，应使斜面坡度较_______。（填“大”或“小”） （3）请根据图中所给信息回答： ＝_______cm，＝_______s，＝________m/s。 （4）实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点后才开始计时，则会使所测AC段的平均速度偏_______。（填“大”或“小”） （5）通过计算可知：________Vbc。（填“大于”、“小于”或“等于”）
测量物体速度的几种方法
1 测量物体速度的几种方法 测量物体速度的方法很多，不仅可以利用电磁打点计时器和电流表，还可以利用多种脉冲信号（如：超声波脉冲、电磁脉冲、光电脉冲或激光扫描信号），还可以利用共振、干涉原理、多普勒效应等九种方法进行测量，现介绍如下. 一、 利用电磁打点计时器或电流表测量物体速度 利用电磁打点计时器测量物体速度是中学物理中最常见的，本文不再介绍；但利用电流表测量物体速度很多同学还比较陌生，现举例说明. 例1 如图1所示，变阻器滑动触头P 与某一运动的物体相连，当P 匀速滑动时，电流表就有一定的示数，从电流表的读数可得运动物体的速度.已知电源电动势E=6V ，内阻r=10Ω,AB 为粗细均匀的电阻丝，阻值R=50Ω，长度L=50cm,电容器的电容C=100F μ.某次测量电流表的读数为I=0.10mA ，方向由M 流向N ，求运动物体的速度v . [解析]由分压原理得AB 两端电压AB U = R E R r +，① AB 单位长度上的电压为AB U U L ?=，② 设t ?（极短）时间内，电容器两极板间电压的变化量和 极板上电荷的变化量分别为Uc ?和Q ?，则 Uc U v t ?=????，③ 图1 Q ?=Uc ?·C ，④ 电容器上充（放）电的电流为Q I t ?= ?.⑤ 解①-⑤得()R r L v I REC +=.⑥ 将已知数据代入⑥得v =0.1m/s.根据题目“电流表中的电流方向由M 流向N ”可知，该过程为电容器充电过程，则物体由B 向A 运动. 从⑥可以看出()R r L v I REC +=∝I ，可见电流表的读数与物体的速度成正比.当电流表用做测速时，它的刻度是均匀的. 二、 利用多种脉冲信号（如：超声波脉冲、电磁脉冲或光电脉冲信号）测量物体速度 1、利用超声波脉冲信号测量物体速度（例如：超声波测速仪、水声测位仪（声纳）） 例2(2001·上海) 如图2所示，图A 是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.根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度.图B 中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2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 0=1.0s,超声波在空气中传播速度是v 0=340m/s,若汽车是匀速行驶的，则根据图B 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.
测量平均速度说课稿
测量平均速度说课稿集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
《测量平均速度》说课稿 美溪一中甘涛涛 今天说课的内容是人教版八年级物理上册，第一章第四节《测量平均速度》。我将从以下几个方面对本课的设计进行说明。 一、说教材 首先分析教材。 本节内容在教材中起到承上启下的作用，说“承上”是因为速度的概念是本章知识的核心，通过测量平均速度，加深学生对速度、平均速度的理解。说“启下”是因为本节是第一次分组实验课，让学生通过设计实验、收集和分析实验数据等自主活动来提高实验能力，体会间接测量物理量的方法，培养合作精神。由于本节课是学生的第一次分组实验课，教师要引导学生养成遵守实验室的要求，认真按照规则做好实验的习惯。 在认识了教材的地位和作用后，分析本节的教学目标： (一)知识与技能 (1)学会使用停表和刻度尺正确地测量时间、路程，并求出平均速度，加深对平均速度的理解。 (二)过程与方法 (1)掌握使用物理仪器——停表和刻度尺的基本技能。 (2)体会设计实验、实验操作、记录数据、分析实验结果的总过程。 (三)情感态度与价值观
(1)通过实验激发学生的兴趣，培养学生认真仔细的科学态度和正确、实事求是记录测量数据的严谨作风。 (2)培养学生与他人的合作精神。 教学目标的基础上，确定本节的重难点。 重点：使学生会用停表和刻度尺正确测量平均速度，加深对平均速度的理解。 难点：从实验原理、仪器使用、实验步骤设计、设计实验记录表格到记录数据得出结果，对学生进行全面实验能力的训练。 二、说教法 根据新课程理念“注重科学探究，提倡学习方式多样化”，以及初二学生年龄特点，以人为本，以学生为主体，采取探究式教学方法，按照“提出问题——实验探究——交流评价——分析应用”的物理课堂教学模式。它是在教师引导下，学生自行设计实验、验证假设、交流评价、归纳总结、最后应用知识解决问题，并结合计算机辅助教学等多种形式。使学生把科学知识的获得与思维能力的培养有机的结合起来，充分强调学生学习的积极性、主动性，获取物理知识、培养创造能力和实践能力。 结合学生实际，为了增强学生动手操作实验的能力，借助已有的实验设备，在任课班级完成教学。 因此本节课我采用了讨论法与实验法相结合的教学方法。 三、说过程 教学环节一、创设情景引入新课
2021初中物理-八年级上册-第一章-第四节测量平均速度-课后练习
让每个人平等1.实验原理： 2.测量平均速度需要测量哪些物理量？ 3.测量路程需要什么仪器？测量时间需要哪些仪器？ 二、测量物体运动的平均速度实验 实验器材：斜面、小车、金属片、 、 。 设计实验：参照教材或如右图所示。 实验步骤：1.2.3.4.5参照课本23页 6.分别计算下半段路程S 3和时间t 3 设计表格，记录数据 分析与论证：比较 v 2 v 3 即：小车沿斜面下滑的速度越来越 。 结论：说明小车沿斜面下滑运动越来越 。 注意：测量小车通过的路曾时，必须从开始计时的车头（或车尾）量到计时结束的车头（或车尾），不可以从斜面的顶端量到斜面的底端或从车头量到车尾。
最后用5 min行驶1000 m。这位同学骑自行车前5min的平均速度是_____________m/s，中途8 km路程中的平均速度是_____________m/s ，通过整段公路的平均速度是 __________________m/s。 3.一小车以30 m/s的速度匀速行驶，司机突然发现前方有紧急情况，经过0.6 s开始刹车，又经过 4.4 s滑行52 m后停止，则从发现情况到停车，车的平均速度是_________。 4．一辆小汽车在京沈高速公路上行驶，车上的一位乘客在车经过如3—13图所示的A处时看了一下手表，时间正好是7h；当车经过B处时，他又看了一下手表，时间是7h48min，则小汽车从A处到B处所用的时间是______min，在A、B之间的平均速度是___________km/h。5．根据体育教学大纲对学生身体素质的运动能力考核的标准，初二男生1500m长跑成绩是6min40s属于及格水平，则获得这个成绩的学生，在长跑中的平均速度是 ___________________m/s。 6.下列各过程经历的时间最接近1s的是（） A．人眼睛迅速一眨 B．人心脏跳动一次 C．人做深呼吸一次 D．人打一个呵欠 7. 一个物体从静止开始沿一条直线通过一段路程，运动得越来越快，在通过这段路程的最后3m时，用了2s，则该物体在整段路程中的平均速度可能是（） A．1.5m/s B．2m/s C．1m/s D．2.5m/s 8．公路上，一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶，它用30s追上了它前方450m处的一辆匀速行驶着的自行车，这辆自行车的速度是（） A. 5m/s B. 10m/s C．15m/s D. 20m/s 9．甲、乙两人同时从同一地点A出发沿直线同向到达地点B。甲在前一半时间和后一半时间内的运动速度分别是v1和v2(v1≠v2)；乙在前一半路程和后一半路程内的运动速度分别是v1和v2，则（） A. 甲先到达B点 B. 乙先到达B点