物理试验中设计测量瞬时速度的几种方案VIP专享

1 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0limtrdrvtdt，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Δ r ，然后便可由trv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rv ，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tdv，故圆盘转动的角速度sradsradDtdDvrv/9.16/105010220.2410243.10222323二、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此法测量的工具。2 例 2：（2010 广东卷）如图5 所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。①已知打点计时...