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位置变化快慢的描述 --速度
第一章. 运动的描述
3
生活中,人们可以用多种方法记录某一时刻物体运动的位置,从而推断出它在一段时间内的位移。
用照相的方法记录物体的位置,用钟表记录物体运动的时刻,也可以用频闪照相的方法同时记录物体运动的时刻和位置。
学校实验室中常用打点计时器来记录时间和位移。
频闪照相
位移和时间的测量
如果要稳定的实现以上功能,你能设计一仪器吗?
(2)原理:接通交流电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动。这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸在纸带上留下一行小点。
1.电磁打点计时器
(1)工作电压:约为8V交流电源
2.电火花计时器
(1)工作电压:____V交流电源;
220
(2)原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经
放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上就打出一行点迹。
墨粉纸盘
纸带
3.打点计时器的作用:打点计时器是一种使用 电源的计时仪器,当电源频率为50 Hz时,它每隔 打一次点.打点计时器和纸带配合,可以记录物体运动的时间及在一段时间内的 。这就为研究物体的运动提供了可能。
交流
0.02 s
位移
练习使用打点计时器
1.了解打点计时器的构造,然后把它固定好。
永久磁铁
线圈
振针
振片
复写纸
限位孔
纸带
2.安装纸带。
3.启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。
实验
4.取下纸带,从能够看清的某个点开始(起始点),往后数出若干个点。例如数出n个点,算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。
5.用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。
6.设计表格,用来记录时间及位移,并将测量结果填入表格中。
单位:cm
观察与思考
2022年田径世锦赛100米半决赛
分析运动员在相同时间内的运动情况有什么不同。我们用什么物理量来描述这种不同?
回顾与思考
初中学习的速度定义是什么?
路程与时间之比叫做速度
合适不?我们来看看!
?????=???????????
?
思考与讨论
有两辆汽车同时从学校出发,红车按推荐行驶,黑车按方案3行驶,已知红车从学校行驶到长升路,与黑车从学校行驶到中湾路的路程相同,时间相同,它们的运动情况相同吗?它们位置变化的快慢相同吗?
如果利用初中所学的知识来分析,两者的“速度”是相同的,但在实际运动过程中,两辆汽车运动的方向是不同的,所以位移不同,位置变化快慢不同。
思考与讨论
如何更科学、准确地描述物体位置变化的快慢?
物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢,就是速度。
?????=???????????
?
比值定义法
思考与讨论
速度的国际单位是什么?速度有哪些常用单位?它们的换算关系是怎样的?
?????=???????????
?
m
s
m/s
在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号是m/s或m·s -1。 常用单位还有千米每时(km/h或km·h -1)、厘米每秒(cm/s或 cm·s -1)等。
1 m/s = 3.6 km/h = 100 cm/s
思考与讨论
速度是标量还是矢量?速度的方向是怎样的?
?????=???????????
?
矢量
标量
矢量
速度的方向与__________相同。
观察与思考
视频中穿白色上衣的运动员在整个百米运动用时9.62S,则运动过程
中的速度是多大?
整个一百米跑过程中,他都跑这么快吗?
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}位移段/m
0~10
10~20
20~30
30~40
40~50
50~60
60~70
70~80
80~90
90~100
时间显示/s
1.89
2.88
3.80
4.66
5.49
6.31
7.12
7.94
8.78
9.62
时间间隔/s
1.89
0.99
0.92
0.86
0.83
0.82
0.81
0.82
0.84
0.84
位移段速度/m·s-1
下表是该白衣运动员在比赛中每10米的数据,请计算出不同位移段的速度并填在表格中。
观察与思考
视频中穿白色上衣的运动员在整个百米运动用时9.62S,则运动过程
中的速度是多大?
整个一百米跑过程中,他都跑这么快吗?
下表是该白衣运动员在比赛中每10米的数据,请计算出不同位移段的速度并填在表格中。
运动员不同位移段的速度相等吗?每个阶段的速度表示的含义是什么?
由 ?????????? 求得的速度v,表示的只是物体在时间Δt 内运动的平均快慢程度,叫作平均速度。
?
请依次计算出运动员在 0~6.31 s,1.89 s~5.49 s,2.88 s~4.66 s 这三个时间段内的平均速度。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}位移段/m
0~10
10~20
20~30
30~40
40~50
50~60
60~70
70~80
80~90
90~100
时间显示/s
1.89
2.88
3.80
4.66
5.49
6.31
7.12
7.94
8.78
9.62
时间间隔/s
1.89
0.99
0.92
0.86
0.83
0.82
0.81
0.82
0.84
0.84
位移段速度/m·s-1
5.29
10.10
10.87
11.63
12.05
12.20
12.35
12.20
11.90
11.90
0~6.31 s:v1 = 9.51 m/s
1.89 s~5.49 s :v2 = 11.11 m/s
2.88 s~4.66 s :v3 = 11.24 m/s
观察与思考
怎么测在 3.80 s 时的速度?
哪个时间段的平均速度最接近运动员在 3.80 s 时的速度?
用由时刻 t 到 t+Δt 一小段时间内的平均速度来代替时刻 t 物体的速度,如果 Δt 取得小一些,物体在Δt 这样一个较小的时间内,运动快慢的差异就不会太大。Δt 越小,运动快慢的差异就越小。当 Δt 非常非常小时,运动快慢的差异可以忽略不计,此时,我们就把?????????? 叫作物体在时刻 t 的瞬时速度。
?
0~6.31 s: v1 = 9.51 m/s
1.89 s~5.49 s :v2 = 11.11 m/s
2.88 s~4.66 s :v3 = 11.24 m/s
观察与思考
在实际测量中, Δt 是否取得越小,测量速度越接近瞬时速度?
有瞬时速度和平均速度总是相等的运动吗?
匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动。在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等。
汽车速度计所显示的是汽车的速度吗?
瞬时速度的大小通常叫做速率。
思考与讨论
位移传感器
光电门传感器
巩固与提升
1下面所说的速度:
A.返回地面的太空舱以 8 m/s 的速度落入太平洋中;
B.复兴号高铁从上海到北京的速度达到 350 km/h;
C.一架失事飞机撞向山坡时的速度达 100 m/s;
D.由于堵车,在隧道内的车速仅为 1.2 m/s,比人步行还慢。
属于平均速度的是__________;属于瞬时速度的是__________。
2设想在某次海上军事演习中,一艘驱逐舰以 90 km/h 的速度追赶在它前面 120 km 处正向同方向匀速航行的航空母舰,驱逐舰总共追赶了 270 km 才赶上,则航空母舰的航速为多大?
小结
祝同学们学习愉快!