速度测试实验方法（高一物理实验常见的几种测速度的方法）

1．实验步骤

(1)把电磁打点计时器固定在水平桌面上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面；

(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到8 V的低压交变电源上；

(3)接通电源，用手水平拉动纸带，使纸带在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点，随后立即关闭电源。

2．数据处理

(1)测量平均速度

①选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1,2,3，…标出这些计数点；

②测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；

③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；

④根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v。

(2)测量瞬时速度

①从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；

②测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表2中；

③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；

④根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度。将算出的各计数点的速度值记录在表2中。

3．误差分析

(1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度造成误差。为减小此种误差，应取以计数点为中间时刻的较近的两点间的位移Δx来求平均速度。

(2)测量计数点间的位移Δx带来误差。减小此误差的方法：一是取计数点时，相邻两计数点间的距离不能过小；二是一次测出各计数点到起始计数点的距离，再分别计算出各相邻计数点间的距离。

测瞬时速度的其他方法

1．借助传感器与计算机测速度

(1)如图1所示，是利用位移传感器测量速度的示意图。这个系统由发射器A与接收器B组成，发射器A能够发射红外线和超声波信号，接收器B可以接收红外线和超声波信号。发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上或滑轨上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲(即持续时间很短的一束红外线和一束超声波)。B接收到红外线脉冲开始计时，接收到超声波脉冲时停止计时。根据两者的时差和空气中的声速，计算机自动算出A与B的距离(红外线的传播时间可以忽略)。

经过短暂的时间Δt后，传感器和计算机系统自动进行第二次测量，得到物体的新位置。算出两个位置差，即物体运动的位移Δx，系统按照v＝Δx/Δt算出速度v，显示在屏幕上。所有这些操作都可以在不到1 s的时间内自动完成。这样测出的速度是发射器A在时间Δt内的平均速度。然而Δt很短，通常设置为0.02 s，所以Δx与Δt之比可以代表此刻发射器A(即运动物体)的瞬时速度。

(2)另一种位移传感器，如图2所示。这个系统只有一个不动的小盒C，工作时小盒C向被测物体D发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被小盒C接收。根据发射与接收超声波脉冲的时间差和空气中的声速，可以得到小盒C与运动物体D的距离x1、x2以及Δx和Δt，从而系统就能算出运动物体D的速度v。

2．利用光电门测瞬时速度

实验装置如图3所示，使一辆小车从一端垫高的木板上滑下，木板旁装有光电门，其中A管发出光线，B管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时，光线被阻挡，从记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电门的时间。根据遮光板的宽度Δx和测出的时间Δt，就可以算出遮光板通过光电门的平均速度（v=Δx/Δt）。由于遮光板的宽度Δx很小，可以认为这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。

3．利用频闪照相法计算物体的速度

频闪照相法是一种利用照相技术每间隔一定时间曝光，从而在胶片上形成间隔相同时间的影像的方法。在频闪照相中会用到频闪灯，它每隔相等时间闪光一次，例如每隔0.1 s闪光一次，即每秒闪光10次。当物体运动时，利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间的像，从而记录物体每隔相等时间所到达的位置。通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片。图4中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片示意图，照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间都是0.1 s，这样便记录了物体运动的时间。物体运动的位移则可以用尺子量出。与打点计时器记录信息相比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点迹。因此，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。至于求平均速度和瞬时速度，与分析打点计时器打出的纸带时所用的方法相同。

处理实验数据时的注意事项

(1)平均速度可由v＝Δx/Δt求出。求瞬时速度时，应当取包含该点的尽可能短的时间间隔，由平均速度代替瞬时速度，同时要注意两点间距离过小带来的测量误差。

(2)注意相邻两计数点之间的时间间隔，明确周期与频率的关系T＝1/f。

(3)注意纸带中涉及的字母、数据，以及数据的含义、单位，不是国际单位制的，要换算成国际单位制。

(4)注意题干要求，明确有效数字的保留规则。从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止，共有几个数字，就是几位有效数字。