瞬时速度的测定

实验一：瞬时速度的测定（光电门法）

【实验目的】

掌握利用光电门测定瞬时速度的方法

【实验原理】

让四种不同宽度（△s）的挡光片(0.080m、0.060m、0.040m、0.020m) 固定到小车上，让小车从轨道上同一位置滑下，记录下四次挡光的时间△t，由于△s足够小，故认为挡光片通过光电门的瞬时速度就是V= △s /△t．

【实验器材】

朗威?DISLab数据采集器、光电门传感器、DISLab配套力学轨道、DISLab配套力学小车、挡光片（共四片，宽度分别为0.080、0.060、0.040、0.020m）、物理支架、计算机。【实验过程与数据分析】

1、将光电门传感器固定在物理支架上，放在轨道的一侧，连接到数据采集器第一通道。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“瞬时速度的测定”，打开该软件。

3、软件显示出四次测量中挡光片的宽度（△s）的默认值：0.080、0.060、0.040、0.020m。

4、点击“开始记录”，依次将与软件中△s对应的四片挡光片固定到小车上，让小车从轨道上同一位置滑下，记录下四次挡光的时间，同时得到小车的运行速度（如下图所示）。

【实验思考】

本实验中挡光片的宽度还不够小，因此所测得计算出的小车通过光电门时瞬时速度与它的实际速度还是有误差的。

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。

光电门测速度加速度

测试技术应用案例光电门测速度和加速度 班级: 机1301-1 学号: 20130767 姓名: **

光电门测速度和加速度 一、测试物理量及测试方法 测试物理量：速度和加速度 测试方法及测试目的：用气垫导轨和存储式计时计数测速仪测量速度和加速度。通过对速度和加速度的测量，熟悉光电门传感器的使用 二、测试方案 （1）实验方案： 1、检查光电门，使存储式数字毫秒计处于正常工作状态，给气垫导轨通气。 2、导轨水平调整。由于斜面高度h 是相对于水平面而言，因此测量前首先应把导轨调整水平。水平调整分二步完成 （1）粗调。在导轨中注入压缩空气，在形成气垫后，将滑块放在导轨中部，利用观察滑块的运动方向来判断导轨的倾斜方向。调整导轨支座独脚螺丝，使滑块在导轨上基本稳定。 （2）利用计时器进行细调。如果导轨水平，那么滑块经推动后滑过P1和P2两点的速度应相同，也就要求1t ?与2t ?相等。但考虑到空气阻力的影响，即使导轨真是水平了，那么在 滑块从P1向P2运动时，应使P2处的速度2V 略小于P1处的速度1V （或者讲2t ?略大于1t ?），且满足%20112

重力加速度多种测量方法的讨论汇总

分类号： 密级：毕业论文（设计） 题目:重力加速度多种测量方法的讨论系别: 专业年级: 姓名: 学号: 指导教师: 2015年06月03日

原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：日期：

关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为吕梁学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为吕梁学院。 论文作者签名：日期： 指导老师签名：日期：

摘要 物理学的产生和发展都离不开实验，而对于一个相同的物理量来说，可以有不同的测量方法和测量途径。本论文主要是研究用弹簧测力计和天平组合测量法、水滴法、单摆法、打点计时器法来测量重力加速度。并分别从以下几个方面来对这四种实验进行讨论：实验原理理解的难易程度、操作过程的繁易程度、是否适合自身条件、是否适合测量当地的重力加速度、每个实验所产生误差的原因。通过对前边四种实验的理解，结合自己的实验条件，设计出了一个用小球和细管的组合来测量重力加速度的方法。并多次做了这个实验，并把实验的结果与前边四种实验方法进行比较，比较了这几种方法的优点缺点以及测量的精确度。最后对这几种测量方法进行分析归纳，总结出这几种实验方法的利与弊，找出了一种既方便又能精确测量当地重力加速度的方法。 关键词：重力加速度；实验；测量方法

第一章 速度、打点计时器、光电门

第一章第三、四节：速度、打点计时器、光电门 【学习目标】 速度、打点计时器（Ⅱ）、光电门（Ⅰ） I：对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。与课程标准中的“了解”和“认识”相当 Ⅱ：对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中应用。与课程标准中的“理解”和“应用”相当 【学习过程】 任务一阅读课本15页和16页相关内容，写出速度的定义式，说出平均速度和瞬时速度的区别 典型针对性习题：⑴2015年3月14日热带风暴“巴威”以22 km/h左右的速度向北偏西方向移动，于3月16日傍晚到夜间在惠来到台山之间沿海地区登陆我国，在登陆时，近中心最大风速将达到38 m/s。上文中的两个速度数值分别是指() A．平均速度，瞬时速度B．瞬时速度，平均速度 C．平均速度，平均速度D．瞬时速度，瞬时速度 ⑵短跑运动员在100m比赛中，以8m/s的速度迅速从起点冲出，到50m处的速度是9m/s,10s 末到达终点的速度是10.2m/s，则运动员在全程中的平均速度是() A．9m/s B．10.2m/s C．10m/s D．9.1m/s ⑶在伦敦奥运会中，牙买加选手博尔特是公认的世界飞人，在男子100m决赛和男子200m决赛中分别以9.63s和19.32s的成绩获得两枚金牌。关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是() A．200m决赛中的路程是100m决赛的两倍 B．200m决赛中的平均速度约为10.35m/s C．100m决赛中的平均速度约为10.38m/s D．100m决赛中的最大速度约为20.76m/s 任务二阅读课本19页相关内容完成以下两个问题 电磁打点计时器和电火花计时器的有何异同？怎样应用打点计时器测量平均速度和估算瞬时速度？

测量速度的18种方法--实用.docx

测量速度的 18 种方法 新课程改革的推进和高考改革的不断深入，高考命题更加注重新课 程理念的领航作用，“考试内容要实现与高中新课程内容的衔接，进一 步贴近时代、贴近社会、贴近考生实际，注重对考生运用所学知识分 析问题、解决问题能力的考查。” 这是适应新课程改革的新考试观的核 心内容，这更是新高考的命题方向。从近年高考命题来看，试题越来 越体现这一新考试观的核心内容。而这一类问题的选材灵活，立意独特新颖，要求考生能从物理情境中研究对象和物理过程，建立物理模型， 利用相应的规律来解决实际问题。 速度是描述物体运动快慢的物理量，在日常生活、社会实践和科学实 验中，需要对某些物体的速度进行测量，如交通车辆的速度，子弹的速度，流体的流速，声、光的传播速度等等，那么速度测量方法有几种方法呢？ 笔者对此作了归纳总结如下，以培养学生创造性思维和发散性思维能力。 1.利用计时器测速度 利用电磁打点计时器（电火花计时器）在与运动物体相连的纸带上 打点（孔）以记录运动物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出纸带某点 与相邻点（计数点）间的距离，利用计算得出匀变速直线运动物体的 速度。 例1（ 09·广东理基卷 -18 ）“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器 ( 所用交流电的频率为 50Hz)，得到如图 1 所示的

纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列 表述正确的是 A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．(S6 一 S1)等于 (S2 一 S1) 的 6 倍 C．从纸带可求出计数点 B 对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0． 02s 解析：在“研究匀变速直线运动”的实验中, 实验时应先接通电源再放开纸带 ,A 错. 根据相等的时间间隔内通过的位移有 , 可知 (S6 一 S1) 等于 (S2 一 S1)的 5 倍,B 错 . 根据 B 点为 A 与 C的中间时刻点有 ,C 对.由于相邻的计数点之间还有 4 个点没有画出 , 所以时间间隔为 0.1s,D 错. 点评：利用方法测定匀变速直线运动物体的速度在力学实验中经常 用到，提醒考生要掌握此方法。 2.利用光电门测速度 光电门测速原理是把物体通过光电门的时间内认为物体做匀速直线 运动，利用极短时间的平均速度替代瞬时速度，根据可知，只要测出物体的宽度和物体通过光电门的时间即可测定物体的速度。 例2．（ 2009·全国Ⅰ -23 ）某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图 2 所示。长直平板一端放在 水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出 A、B 两点， B 点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

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

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 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0lim t 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r v =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 /9.16/10 5010220.2410243.10222323=?????====---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。如用打点计时器打出的纸带上的点迹记录小车的位移与时间的关系；用频闪照相机拍摄运动中小球的位置、轨迹。由于物体作匀变速直线运动时，在其运动时间中点，瞬时速度的大小等于其在该段时间内平均速度大小，因此瞬时速度的测量也转化成为位移和时间的测量。打点计时器和频闪照相可作为

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。

高中物理中常用的测量速度方法

高中物理中常用的测量速度方法瞬时速度可以用等效的方法近似测量。通常我们研究的是一个作变速直线运动的物体，在其运动过程中选定一小段，用其平均速度近似地来代替瞬时速度。 这个平均速度，虽然只能粗略地反映运动质点在这段时间内的平均快慢程度，但如果我们把时间取得越短，物体速度的变化就越小,依据瞬时速度的表述，当该段时间趋向0时，这个平均速度的极限值就等于该时刻的瞬时速度。 一、打点计时器 思想方法:用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时 速度.所取的时间间隔越接近,该点计算出的瞬时速度就越精确。 例1.在用打点计时器测定手拉动纸带的瞬时速度实验中，得到如图所示的纸带，图中A，B，C，D，E为测量点，相邻测量点之间还有4个点未画出，打点计时器交流电频率是50赫兹，求： V B=，V C=，V D=三点的瞬时速度． 二、光电门 当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时， 这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度；若计时装置具备运算功能，使用随机配置的挡光片（宽度一定），可以直接测量物体的瞬时速度。

例2.为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm 的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为 △t1=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.0s．则 （1）滑块上的遮光板通过第一个光电门时，速度大小为m/s；（2）（2）滑块上的遮光板通过第二个光电门时，速度大小为 m/s； （3）（3）滑块的加速度为m/s2 （4）（4）两个光电门之间的距离是m． 三、频闪照相 用多次曝光把运动物体每隔一定时间间隔所在的位置记录在同一底片上的摄影技术叫频闪照相。 例3.有一高度为1.70米的田径运动员正在进行100米短跑比赛，在终点处，有一站在跑道终点旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲刺运动．摄影记者使用的照相机的光圈（控制进光量的多少）是16，快门（曝光时间）是1/60秒．得到照片后测得照片中人的高度为1.7×10-2米，胸前号码布上模糊部分的宽度是2×10-3米，由以上数据可以知道运动员冲刺时1/60秒内的位移是0.2m；冲刺时的速度大小是12m/s． 四、超声波 超声波每隔相等时间，发出一超声，每隔一段时间接收到物体反射回的该超声。利用超声波对汽车运动速度的测定,就是利用超声波的直线传播和反射,通过对超声波从发射到返回时间的测定,测出汽车遇到超声波时的位置,进而测出其运动速度的。 例4.如图（a），停在公路旁的公安巡逻车利用超声波可以监测车速：巡逻车上测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，就能测出车速．在图（b）中，P1、P2是测速仪先后发出的超声波信号，n1?n2分别是测速仪检测到的P1、P2经反射后的信号．设

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。

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)

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.

直线运动中速度的测量实验报告

实验题目：直线运动中速度的测量 实验目的：利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度，通过物 体沿斜面自由下滑来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律 实验器材：气垫导轨、滑块、垫块、砝码、砝码盘、细线、游标卡尺、米尺、挡光片、光电门、计时器、 托盘天平 实验原理：1、平均速度和瞬时速度的测量 作直线运动的物体Δt 时间的位移是Δs ，则t 时间内的平均速度为t s v ??= ，令Δt →0，即是物体在该点的瞬时速度t s v t ??=→?0lim ，在一定的误差范围内，用极短时间内的平均速度可 代替瞬时速度。 2、匀变速直线运动 滑块受一恒力时作匀变速直线运动，可采用将气垫导轨一端垫高或通过滑轮挂重物实现， 匀变速运动的方程如下： at v v +=0 202 1at t v s + = as v v 22 2+= 让滑块从同一位置下滑，测得不同位置处速度为v 1、v 2、……，相应时间为t 1、t 2、……， 则利用图象法可以得到v 0和a 。 3、重力加速度的测定 如右图 图一：导轨垫起的斜面 若通过2测得a ，则有L h g g a ==θsin ，从而解得：a h L g =。 4、验证牛顿第二定律 将耗散力忽略不计，牛顿第二定律表成F=ma 。保持m 不变，F/a 为一常量；保持F 不变， ma 为一常量。因此实验中如果满足以上关系，即可验证牛顿第二定律。 实验内容：1、匀变速运动中速度与加速度的测量 （1）气垫导轨的调平，将一段垫起一定高度 （2）组装好相应的滑块装置 （3）让滑块从距光电门s=20.0cm,30.0cm,40.0cm,50.0cm,60.0cm 处分别自由滑下，记录挡光 时间，各重复三次 （4）用最小二乘法对as v 22 =直线拟合并求a 的标准差 （5）作出s v 22 -曲线 2、验证牛顿第二定律 每个砝码质量5.00g ，托盘质量1.00g （1）在1的实验前提条件下，确保系统总质量不变，导轨水平放置

测量速度的18种方法

测量速度的18种方法 新课程改革的推进和高考改革的不断深入，高考命题更加注重新 “考试内容要实现与高中新课程内容的衔接，进课程理念的领航作用，一步贴近时代、贴近社会、贴近考生实际，注重对考生运用所学知识分这是适应新课程改革的新考试观的析问题、解决问题能力的考查。”核心内容，这更是新高考的命题方向。从近年高考命题来看，试题越来立意独特而这一类问题的选材灵活，越体现这一新考试观的核心内容。新颖，要求考生能从物理情境中研究对象和物理过程，建立物理模型，利用相应的规律来解决实际问题。 速度是描述物体运动快慢的物理量，在日常生活、社会实践和科学实验中，需要对某些物体的速度进行测量，如交通车辆的速度，子弹的速度，流体的流速，声、光的传播速度等等，那么速度测量方法有几种以培养学生创造性思维和发散性方法呢？笔者对此作了归纳总结 如下，思维能力。 利用计时器测速度1. 利用电磁打点计时器（电火花计时器）在与运动物体相连的纸带上打点（孔）以记录运动物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出纸带某点计算得出匀变速直线运动物体的与相邻点（计数点）间的距离，利用速度。 ）“研究匀变速直线运动”的实验中， -1809例1（·广东理基卷所 示的1得到如图，50Hz)所用交流电的频率为(使用电磁式打点计时器．

纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是 ．实验时应先放开纸带再接通电源A 倍一S1)6的． B(S6一S1)等于(S2 对应的速率C．从纸带可求出计数点B 02s．相邻两个计数点间的时间间隔为0． D 实验时应先接通电源再解析：在“研究匀变速直线运动”的实验中,S1)(S6一,A错.根据相等的时间间隔内通过的位移有 ,可知放开纸带. ,C的中间时刻点有对A.5(S2等于一S1)的倍,B错根据B点为与C0.1s,D,所以时间间隔为由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出.错 方法测定匀变速直线运动物体的速度在力学实验中经常利用点评：用到，提醒考生要掌握此方法。 利用光电门测速度2. 光电门测速原理是把物体通过光电门的时间内认为物体做匀速直线可知，只要测出运动，利用极短时间的平均速度替代瞬时速度，根据物体的宽度和物体通过光电门的时间即可测定物体的速度。 ）某同学为了探究物体在斜面上运动时摩-23·全国Ⅰ例2．（2009所示。长直平板一端放在2擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图点处放BBA另一端架在一物块上。水平桌面上，在平板上标出、两点，置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。 实验步骤如下：

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.

用数字计时器记录下挡光片经过光电门的时间Δt,那么可以

器记录下挡光片经过光电门的时间Δt，那么可以用v=Δd/Δt计算出挡光片经过光电门时的平均速度，由于挡光片宽度比较小，可以近似认为此平均速度即为挡光片经过光电门时的瞬时速度。为了实验更精确，完全可以进一步缩小挡光片的宽度，实验室利用光电门测瞬时速度时，所采用的挡光片宽度一般为2cm，此时已经可以比较准确的测出挡光片经过光电门时的瞬时速度了。 2、答：从数学角度来说，代数是人们已经熟悉的概念，但是，代数无法处理“无限”的概念。所以为了要利用代数处理代表无限的量，於是精心构造了“极限”的概念。在“极限”的定义中，我们可以知道，这个概念绕过了用一个数除以0的麻烦，而引入了一个过程任意小量。就是说，除数不是零，所以有意义，同时，这个过程小量可以取任意小，只要满足在Δ的区间内，都小于该任意小量，我们就说他的极限为该数。 物理上，当我们用v=Δd/Δt计算出的只能是挡光片经过光电门时的平均速度，而瞬时速度则是对应着是物体在某一位置（某一时刻）的速度，也就是说只有当挡光片是“一个没有线度的点”时，才可能测出的是光电门处的真正的瞬时速度。但显然从数学上这是行不通的，引入极限概念，回避了Δd=0、Δt=0的问题，其比值无限接近光电门处的瞬时速度，当这种“接近”到了用测量工具都无法分辨的时候，可以说测出的就是光电门处真正的瞬时速。

记录下挡光片经过光电门的时间Δt，那么可以用v=Δd/Δt计算出挡光片经过光电门时的平均速度，由于挡光片宽度比较小，可以近似认为此平均速度即为挡光片经过光电门时的瞬时速度。为了实验更精确，完全可以进一步缩小挡光片的宽度，实验室利用光电门测瞬时速度时，所采用的挡光片宽度一般为2cm，此时已经可以比较准确的测出挡光片经过光电门时的瞬时速度了。 2、答：从数学角度来说，代数是人们已经熟悉的概念，但是，代数无法处理“无限”的概念。所以为了要利用代数处理代表无限的量，於是精心构造了“极限”的概念。在“极限”的定义中，我们可以知道，这个概念绕过了用一个数除以0的麻烦，而引入了一个过程任意小量。就是说，除数不是零，所以有意义，同时，这个过程小量可以取任意小，只要满足在Δ的区间内，都小于该任意小量，我们就说他的极限为该数。 物理上，当我们用v=Δd/Δt计算出的只能是挡光片经过光电门时的平均速度，而瞬时速度则是对应着是物体在某一位置（某一时刻）的速度，也就是说只有当挡光片是“一个没有线度的点”时，才可能测出的是光电门处的真正的瞬时速度。但显然从数学上这是行不通的，引入极限概念，回避了Δd=0、Δt=0的问题，其比值无限接近光电门处的瞬时速度，当这种“接近”到了用测量工具都无法分辨的时候，可以说测出的就是光电门处真正的瞬时速。

用三种方法测量重力加速度

用三种方法测量重力加速度 朱津纬1 （1.复旦大学物理学系，上海市200433） 摘要：本实验通过手机phyphox软件，用三种方法测量了重力加速度。分别将落币法、复摆法和弹簧法所得的重力加速度结果与实际值比较，误差不超过4%。 1 引言 随着科技的发展，如今智能手机功能越来越丰富。许多应用软件全面地利用手机中传感器，可以用来实施物理实验[1,2]。其中，“phyphox”是集合了很多实验项目的应用软件。本实验将利用它来测量重力加速度。 重力加速度可通过多种方法进行测得。如单摆法[3]，多管落球法[4]，和利用自由落体的方法[5]等。在本实验中，重力加速度利用落币法、复摆法和弹簧法三种方法被测量，并与标准值比较。 2 实验原理 首先，分别介绍三种方法的理论原理。 2.1 落币法 该实验将利用“phyphox”中的“声控秒表”项目，测量硬币从不同高度?自由落体所 需的时间t。通过对t?√?数据线性拟合，得到重力加速度g=2 斜率2 。 如图1所示，硬币自由落体下落的高度为?。用水笔敲击直尺发出敲击声，设该时刻为t0。经过微小时间差Δt（与高度无关，假设为常量），硬币开始下落，设该时刻为t1。一段时间后，硬币落到地上，并发出与地面的碰撞声，设该时刻为t2。“声控秒表”测量了两次声响的时间差t=t2?t0。 由自由落体公式可知 ?=1 2g(t2?t1)2=1 2 g(t?Δt)2，(2.1) 即 t=√2 g √?+Δt。(2.2) 因此t?√?呈线性关系，斜率为√2 g 。 2.2 复摆法 图1 落币法实验示意图

该实验将利用“phyphox ”中的“单摆”项目，测量不同摆长L 复摆的摆动周期T 。通过 对T 2? L 2+bL+ b 23 (L+b 2) 数据线性拟合，得到重力加速度g = 4π 2 斜率 。 如图2所示，长度为L 的细线与宽度为b 的手机组成复摆，以杆子为轴前后摆动。设复摆的转动惯量为I ，手机（过中心水平轴）的转动惯量为I c = mb 212 。则由平行轴定理得 I =I c +m(L +b 2)2。 (2.3) 由复摆摆动周期公式得 T =2π√ I mg(L+b 2 ) =2π√ L 2+bL+ b 23 g(L+b 2 ) 。 (2.4) 因此T 2? L 2+bL+ b 23 (L+b 2) 呈线性关系，斜率为4π2g 。 2.3 弹簧法 该实验将利用“phyphox ”中的“弹簧”项目，测量悬挂不同质量重物弹簧的（平衡时的）下端位置x 和振动周期T 。通过对x ?T 2数据线性拟合，得到重力加速度g =斜率。之后，将考虑空气阻力，得到修正结果。 如图3所示，弹簧悬挂重物。设弹簧不悬挂重物时的平衡位置为x 0（是常量）、弹簧的弹性系数为k 、塑料袋重物的总质量为m 。 由受力平衡，得 mg =k (x ?x 0)。 (2.5) 再由弹簧的周期公式 T =2π√m k ， (2.6) 消去m ，得 x =g (T 2π)2+x 0。 (2.7) 图3 弹簧法实验示意图 图2 复摆法实验示意图

平均速度和瞬时速度教学设计

第三节 平均速度和瞬时速度 教学目标 1、 知道变速运动，知道变速运动的平均速度和平均速度的计算方法。 2、 知道什么是瞬时速度。 3、 知道平均速度和瞬时速度的区别。 4、 能应用平均速度和瞬时速度解决生活中的物理问题。 教学重点 1、 平均速度的概念和计算。 教学难点 1、 平均速度和瞬时速度的区别。 教学过程 一、平均速度 在我们日常生活中，很少见到匀速直线运动，常见的运动物体的速度是变化的，这种运动叫做变速运动。例如从北京到天津的火车启动和进站时运动得较慢，中间运行时运动得较快，有时还要在中途车站停下来，火车运动的速度是变化的。下面请同学们看书第43页图，分析这四幅图的运动特点。 （学生讨论并回答）教师总结：变速运动的情况比匀速运动复杂，在不要求很精确，只做粗略研究的情况下，也可以用v=t s 求出它的速度。不过这时求出的速度v ，表示的是物体在通过路程s 中的平均快慢程度，应该叫做平均速度。 [板书]一、平均速度：表示运动物体在某一路程内（或某一段时间内）平均快慢程度的物理量。 1.计算公式： t s v =- 师：用平均速度来描述做变速运动物体的快慢，计算时要注意s 是物体运动的全部路程，t 是通过全部路程所需时间，求出的平均速度是表示物体通过这一段路程的平均速度，而不能表示运动中任何一段路程，或任何一段时间内的情况。 在实际应用中，一些做曲线运动的物体运动的快慢，也常用平均速度来描述。通常所说

的某某物体的速度，一般指的就是平均速度。 下面请同学们看书第44页的表，了解一些物体的运动速度。 平均速度的计算方法与我们上节课学习的匀速直线运动中速度的计算方法完全相同，下面我们就来举几个例子，来学习一下平均速度的计算。 例题1：请同学们看书第44页的例题（教师分析并讲解）。 例题2：（投影） 一辆汽车刚启动时，第1秒内运动2m，第2秒内运动4m，第3秒内运动6m，求： （1）汽车在前2秒内的平均速度。 （2）汽车在前3秒内的平均速度 教师在黑板上画一个草图（图4-1），帮助同学分析。 [板图1] 师：前2秒通过的路程是第1秒的2m和第2秒的4m之和，所用的时间是2秒，求平均速度要用汽车前2秒通过的总路程除以2秒，求前3秒的平均速度的方法与求前2秒的平均速度的方法是相同的，用汽车前3秒通过的总路程除以3秒。 请同学们将例2做在练习本上，同时发几片胶片给几位同学。请他们将题目解在胶片上，准备用投影仪将所做结果打在屏幕上，教师巡视，答疑。 教师可选一位在解题中忘记写公式或忘记写单位的同学，或计算有错误的同学，将其答题用投影打在屏幕上，让同学们对照自己的答题指出该同学的错误。再找一位规范做题的同学的答题打在屏幕上，或教师给出一个规范解题的过程打在屏幕上。 投影： 已知：s1=2m，s2=4m，s3=6m 求：（1） - 1 v（2） - 2 v 解：（1） - 1 v = 秒 前2 2 1 t s s+ = s m s m m / 3 2 4 2 = + （2） - 2 v== + + = + + s m m m t s s s 3 6 4 2 3 3 2 1 秒 前 4m/s 答：汽车在前2秒内的平均速度是3m/s。