第四课 速度的测量

——实验教学研究与探讨

徐锐

南京市金陵中学 （210005）

【教学目标】

(一)知识与技能

(1) 了解打点计时器与光电门的原理

(2) 会使用打点计时器与光电门测量物体的瞬时速度

(3) 学会用电子表格处理实验数据，并用绘图功能绘出位移-时与速度-时间图像

(1) 感受将所学知识解决实际问题的乐趣。

(2) 体验现代科学技术在科学探究中的作用。

(3) 培养学生在学习中合作与交流的精神。

【教学重点】

(1) 学会使用打点计时器与光电门

(2) 通过采集的数据，求瞬时速度

(3) 学习用电子表格进行处理与分析实验数据

【教学难点】

(1) 打点计时器的原理

(2) 电子表格处理与分析实验数据

移。间接测量的如：密度、压强、电阻等，它们是由几个直接测量物理量根据一定的关系

组合测定的。速度是由位移与时间组合而成，所以只能间接测量。

问题 1：(演示：将小车放在倾斜的轨道上，自由下滑)能否测定小车在下滑过程中的

平均速度？

该问题的目的是用实验的方法测定物体运动的平均速度 (由学生进行实际测定)。并引

出下面的问题。

问题 2：能否测定小车在下滑过程中某一点的瞬时速度？

也许有同学认为可以，则在 A 点附近取一段很小的位移，再测定通过小位移的时间，

从而求得平均速度。如果有同学这样思考，可以请他进行操作。其实是做不到的，因为时

间太短。

论，即是解决不了，也激发学生的求知欲望。

二． 用光电门测小车的瞬时速度

光电门工作原理：光电门有红外线发射器与红外接收器组成，当第一次遮挡红外线是

地，光电门向计时器发出计时的信息，计时器开始计时，当停止遮挡时，光电门再向计时

器发生停止计时的指令，这样计时器能精确记录遮光板通过光电门的时间。只能知道遮光

板的宽度，根据记录的时间即可求得在遮光板通过光电门的平均速度，由于时间很短，可

以认为是瞬时速度。(演示)

学生实验：用光电门测定小车在斜面下滑过程中某点的瞬时速度。

三． 用打点计时器测小车的运动速度

打电计时器的原理：介绍打点计时器的原理：打点计时器(如图 1-3)是怎么工作的呢？

学生实验：用打点计时器测定小车的瞬时速度。

实验数据分析：

提出问题，由学生讨论解决。

问题 1：在打出的纸带上相邻两点的时间为多少？(0.02s)

问题 2：如何研究某一点的瞬时速度？

如研究 D 点，用 CD 的距离与时间的比值可以近似认为是 D 点的瞬时速度，用 DE 的距

离与时间的比值也可以认为是 D 点的瞬时速度。

问题 3：用 CD 距离求出的速度比 D 点的实际速度是大还是小？

因为是越来越快的运动，所以是偏小。（由学生讨论得出）

问题 4：用 DE 距离求出的速度比 D 点的实际速度是大还是小？

用 CF 段的平均速度，会更加接近 D 点的瞬时速度。（由学生讨论得出）

数据处理：

（3） 根据测得的速度，作出速度时间图象。

0、1、2、3、4、5，用直尺测量出两个相邻点间距离 x

3

、x

4

、x

5

，并把它们填入表

格中．根据这些数据：(所用打点计时器的打点周期为 0.02s)

(1)运用你所学过的知识判断纸带的这段运动情况；

(2)求各点的瞬时速度，并画出速度-时间图象。

解析：(1)对各点瞬时速度的计算，由于时间为 0.02s，所以可以认为 x

1

或 x

2

为 1 点的瞬时速度，这样求误差肯定是存在的。用 0 到 1 与 1 到 2 可以看出，这段时间物体

x / cm

x

1

x

2

x

3

x

0.80 1.00 0.90 1.00 0.60

v

45.0 47.0 47.0 40.0

(2) 作 图 像 首 先 是 取 坐 标 ， 对 t 轴， 单 位 用 （ ×0.02s ） ， 则 在 t 轴上 的 即 可 以 用

1、2、3、4 表示，1 就表示 0.02s，这样的表示方法简洁；纵坐标 v ，由于速度最大为

47.0cm/s，最小为 40.0m/s，将纵坐标的原点从 40 取起，后每 10 格为 5m/s，这样的目的是

能比较精确是描出各点，并充分运用了坐标的大部分空间。

闪光照相，位移传感器等。请同学们课外查阅相关资料，了解其测量原理，有可能完

成实际测量。