測量直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度高一上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第一冊

第一章運(yùn)動(dòng)的描述

第四節(jié)測量直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移在不斷變化。我們要研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，首先要準(zhǔn)確記錄物體運(yùn)動(dòng)的信息。直接測量物體運(yùn)動(dòng)的速度在技術(shù)上是比較復(fù)雜的，我們可以使用秒表和刻度尺來測量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和位移，再經(jīng)過計(jì)算或作圖來判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。但當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度太快時(shí)，采用這種方法測量的誤差較大。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄物體運(yùn)動(dòng)位移和時(shí)間信息的儀器，我們可以利用它來測量和計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種通過在紙帶上打出一系列的點(diǎn)來記錄物體運(yùn)動(dòng)信息的儀器。通過分析紙帶上的點(diǎn)，可以研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)室常用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電火花計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩種。電火花計(jì)時(shí)器的工作電源是220V的交流電源，它通過每間隔一個(gè)固定的時(shí)間(即周期)放電產(chǎn)生的火花在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)。如圖所示是電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。電火花計(jì)時(shí)器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是4~6V的交流電源，通過線圈和永久磁鐵的作用帶動(dòng)一個(gè)上下振動(dòng)的振針，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。振針上下振動(dòng)的時(shí)間間隔不變(即發(fā)生周期性振動(dòng))。當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí)，紙帶上每打出兩個(gè)相鄰點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間(即周期)都是0.02s。如圖所示是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造圖，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理基本相同，當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔都是0.02s，本書把它們統(tǒng)稱為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量瞬時(shí)速度的方法在直線運(yùn)動(dòng)中，要測量物體在某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，可以用測量包含這一點(diǎn)的平均速度來近似替代。如圖所示的是物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄物體運(yùn)動(dòng)軌跡打出的紙帶。研究物體做直線運(yùn)動(dòng)的紙帶

實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)1：練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在動(dòng)手練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之前，請思考如下問題：紙帶上的點(diǎn)與物體的位移和時(shí)間是如何對應(yīng)的？怎樣將紙帶上的點(diǎn)轉(zhuǎn)化成相關(guān)的數(shù)據(jù)？怎樣根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡計(jì)算紙帶的平均速度？把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在水平桌面上。觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，閱讀使用說明書，了解它的結(jié)構(gòu)，按照說明書安裝好紙帶。接通交流電源，用手水平拉動(dòng)紙帶，紙帶上就打出一系列點(diǎn)跡，然后關(guān)閉電源。

點(diǎn)數(shù)n/個(gè)點(diǎn)間隔數(shù)（n-1）/個(gè)

實(shí)驗(yàn)2：測量沿斜面運(yùn)動(dòng)小車的瞬時(shí)速度(1)如圖所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面的頂端，將一輛系有紙帶的小車放置在斜面上。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，然后放手讓小車帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，記錄下小車的運(yùn)動(dòng)信息。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車的運(yùn)動(dòng)信息(2)在紙帶上選取點(diǎn)跡清晰的一段，將某個(gè)能看清的點(diǎn)標(biāo)為0，以后每隔0.1s標(biāo)一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移為s1，s2，s3，s4，s5

(如圖所示)。用刻度尺測量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移，將測量結(jié)果填入下表中。實(shí)驗(yàn)中選取的紙帶

相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移和各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖中作出v-t圖像(以0計(jì)數(shù)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn))，并根據(jù)圖像說明小車的運(yùn)動(dòng)情況。小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像數(shù)字計(jì)時(shí)器數(shù)字計(jì)時(shí)器是一個(gè)可以將采集信息的時(shí)間顯示出來的儀器。如圖所示的是由數(shù)字計(jì)時(shí)器和光電門組成的計(jì)時(shí)測量裝置。光電門的外形像門，其一邊安裝發(fā)光裝置，另一邊安裝光線接收裝置，并都與數(shù)字計(jì)時(shí)器連接。當(dāng)寬度一定的物體通過光電門時(shí)，光線被遮擋，數(shù)字計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；當(dāng)物體離開光電門時(shí)，數(shù)字計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。這樣就可以記錄物體遮擋一個(gè)光電門光線的短暫時(shí)間。數(shù)字計(jì)時(shí)器還可以記錄物體經(jīng)過兩個(gè)光電門之間的時(shí)間以及測量物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和平均速度。由數(shù)字計(jì)時(shí)器和光電門組成的計(jì)時(shí)測量裝置記錄物體通過一個(gè)光電門的時(shí)間：光線遮擋，開始計(jì)時(shí)；物體離開，停止計(jì)時(shí)。記錄時(shí)間為t。1、測量物體通過光電門位置的瞬時(shí)速度測量物體的遮光寬度，記錄位移為d.物體通過