专题 21-2 六种瞬时速度测量方法一、运用“物体运动规律”测速方法的研究 依据物体运动规律，结合瞬时速度的定义式可以测出物体的瞬时速度1、瞬时速度定义 瞬时速度是精确反映物体在任一时刻的运动快慢与方向的物理量它是一个矢量等于位矢的导数 也就是At T 0时，平均速度的极限，即v二lim竺二dr，它的方向即运动路径在该点的切线方向Att0 At dt2、测速原理根据瞬时速度的定义，测速的关键是测出物体在微小时间At内发生的微小位移As然后便可由v二，求出物体在该位置的瞬时速度这样瞬时速度的测量便转化成为微小时间At和微小位移As的 At测量3、测速方法依据以上测速原理，笔者设计了三种测速方法方法一：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）、光电计时器测速例如：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2.5x 10-2s和1.0x10一2s，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二 m/s,1 =滑块通过光电门2的速度v = m/s2 —光电门2）、照相机拍照测速例如：“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AL，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 度为 3）、超声波反射测速 例如、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「n2分别是由汽车 反射回来的信号设测速仪匀速扫描，P、、P之间的时间间隔At = 1.0s，超声波在空气中传播的速度 12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、、p两个信号之间的时间内前进112 的距离是 m,汽车的速度是 m/s以上三种不同的测速仪器在具体使用过程中各有优缺点光电门测速精度高，但对环境要求高，且使用麻烦，适合实验室使用直接 拍照和超声波适合粗略测速，但使用方便。
实际操作中要根据具体情况灵活运用方法二：测匀变速直线运动位移时间法 物体作匀变速直线运动时有如下规律：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 均速度大小应用此原理，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片可作 为此法测量的工具具体如下：1）、打点计时器测速 例如：用打点计时器研究小车的匀变速直线运动将打点计时器接到频率为 50Hz 的交流电源上， 实验时得到一条纸带在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A,第六个点下标明 B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明E测量时发现B点已模糊不清， 于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm, DE长为13.73cm,则打C点时小车的瞬时速度大小为— _m/s,小车运动的加速大小为 _m/s2 （保留三位有效数字）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 .测量原理分析：速度计算原理同打点计时器测速,测出2, 3两点速度后还可算出A球下 落的加速度,既当地重力加速度 g。
25-4q方法三：测平抛运动水平位移竖直位移法．平抛运动因其水平做匀速直线运动,竖直做自由落体运动,可由其竖直高度算出其运动时间其 规律便常用来进行速度测量例如：利用平抛运动求初速度,实验装置如图所示根据下述数据验证动量守恒定律球落地点与 抛出点水平距离为d,平抛高度为H那么初速度为 二、运用“特殊物理规律”测速方法的研究广 a，yi = b，y广 C，求 v 0自己设计利用秒表来测量玩具小的出口速度，并写出表达式 例带电粒子在匀强磁场中的圆周运动表达式为 方法四：多普勒效应测速法由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到频率发生变化的现象叫做多普勒效应依据此 原理，速度的测量便转化成了频率的测量例如：一个观察者站在铁路附近,测得迎面匀速而来的火车汽笛声的频率为f=440Hz,当火车驶过他 身旁后，测得汽笛声的频率降为 f=392Hz.运用多普勒效应可求出火车的速率 （空气中的声速2v=330m/s）方法五：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的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面. 当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端相连接,1表示测得的电流值，已知液 / 丿/体的电阻率为p,不计电流表的内阻，则可测的导电液体的流速v， —— 二 进而可测出流量Q。
a方法六、机械能守恒测速法根据机械能守恒定律可将速度的测量转化为长度的测量例如：测喷水池的竖直向上喷水的初速度，空中阻力不计，测的水柱高h=5m求喷水的速度。