高中物理 《運動快慢的描述——速度》文字素材2 新人教版必修1

1、高一物理必修1 運動快慢的描述速度自主探究激光線速度檢測儀激光線速度檢測儀是一種高精度的非接觸式光電測量傳感裝置，廣泛應用于過程和制造行業(yè)的速度和長度測量。測速儀測量精度高，安裝距離大，結構緊湊，一體化的防熱、防撞、防震和保護設計，以及經(jīng)濟合理的價格，使得系統(tǒng)在整個熱軋和冷軋過程中都是理想的測量設備。它可以用于：  1）長度測量；  2）秒流量AGC控制；  3）延伸量控制的差速檢測；  4）剪切優(yōu)化系統(tǒng)中的帶鋼跟蹤；  5）表面檢測系統(tǒng)中的帶鋼跟蹤；  6）連鑄過程控制；  7）帶鋼的成像（與測寬儀結合）；  8

2、）自動寬度控制（AWC）中的速度跟蹤。    激光線速度檢測儀同樣也可以應用于鋼管軋制，棒線材軋制，型鋼軋制，中厚板軋制，處理線以及其他金屬軋制以外的工業(yè)應用領域。多種多樣的雷達測速儀器1BASIC型警用測速雷達BASIC型警用雷達分為固定型（STATIONARY）和移動 型（MOVING）兩種型號。其中移動型（MOVING）包含了固定型的全部功能，并且可以在測量者處于運動狀態(tài)時進行測量。2 UAL型車載測速雷達三窗三色可分離式顯示單元同時顯示最強信號、最快和巡邏車的速度。3斯德克SPORT型測速雷達斯德克運動型測速雷達可以用于網(wǎng)球，棒球,高爾夫球，雪橇，賽艇，賽

3、車以及其他運動的速度測量。4斯德克LIDAR型測速雷達LIDAR 是新一代警用激光測速儀，可以精確瞄準超速車輛。既可用有線手柄，亦可用電池手柄（便攜）進行操作友好的操作界面：IDAR操作簡單，LIDAR上面的多功能按鈕都帶有后背燈光照明和清楚的標示，使用簡單明了。雷達測速與激光測速的原理與比較 多卜勒效應和雷達測速你一定有這樣的經(jīng)驗，當你站在馬路旁邊，即使沒有去注視路面上車輛的行駛的情況，單憑耳朵的聽覺判斷，你能感到一輛汽車正在駛過來，或者離你而去。這里面當然依靠汽車行駛的聲間是漸強還是漸弱，但細細想想，主要還是根據(jù)汽車行駛的車輪聲或剌叭聲調的變化。原來，車輛駛近時，聲音要變尖，也就是說，音調

4、要高些；開過以后，遠離的時候，聲音會越來越低。為什么會這樣呢？原來，聲音的形成，首先是由于發(fā)聲體的振動，然后在它周圍的空氣中形成了一會疏一會密的聲波，傳到耳朵里，使耳膜隨著它同樣地振動起來，人們就聽到了聲音。耳膜每秒鐘振動的次數(shù)多，人就感到音調高；反之，耳膜每秒鐘振動的次數(shù)少，人就感到音調低。照這樣說，聲源發(fā)出什么聲，我們聽到的就是什么調。問題的關鍵在于汽車在怎樣的運動。汽車勻速駛來，輪胎與地面摩擦產(chǎn)生的聲波傳來時“疏”、“密”、“疏”、“密”是按一定規(guī)律，一定距離排列的，可當汽車向你開來時，它把空氣中聲波的“疏”和“密”壓得更緊了，“疏”、“密”的問題更近了，人們聽到的音調也就高了。反之，當

5、汽車離你遠去時，它把空氣中的疏密拉開了，聽到的聲音頻率就小了，音調也就低了。汽車的速度越高，音調的變化也越大。在科學上，我們把這種聽到音調與發(fā)聲體音調不同的現(xiàn)象，稱為“多卜勒效應”。有趣的是，雷達測速計也正是根據(jù)多卜勒效應的原理研制出來的。  我們知道，小汽車可以開得很快，可是為了保證安全，在某些路段上，交通警察要對車速進行限制。那么，在汽車快速行進時，交通警察是怎樣知道它們行駛的速度呢？最常用的測速儀器叫雷達測速計，它的外形很象一支大型信號槍，它也有槍筒，手柄、板機等部件，在槍的后面有一排數(shù)碼管。把槍口對準行駛的車輛，一扣板機，一束微波就射向行駛中的車輛。微波是波長很短的

6、無線電波，微波的方向性很好，速度等于光速。微波遇到車輛立即被反射回來，再被雷達測速計接收。這樣一來一回，不過幾十萬分之一秒的時間，數(shù)碼管上就會顯示出所測車輛的車速。 它所依據(jù)的原理依然是“多卜勒效應”。雷達測速計發(fā)出一個頻率為1000兆赫的脈沖微波，如果微波射在靜止不動的車輛上，被反射回來，它的反射波頻率不會改變，仍然是1000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據(jù)多卜勒效應，反射波頻率與發(fā)射波的頻率就不相同。通過對這種微波頻率微細變化的精確測定，求出頻率的差異，通過電腦就可以換算出汽車的速度了。當然，這一切都是自動進行的。雷達測速計的測速范圍大約在每小時24公里到19

7、9公里之間，測速范圍比較大，精確度也相當高，車速在每小時100公里時，誤差不會超過1公里/小時。  測速雷達朝向公路，可以測量車速，如果指向天空，就可以測云層的高度，測云層的速度。當然，要測幾十公里外，甚至上百公里外的飛機，也是這個原理，只不過要向它掃描的空間連續(xù)發(fā)射微波束，這些微波束遇到飛機再反射回來，已經(jīng)極其微弱了，要想把它接收到，分辨清并計算出來，就很困難了，這就需要一個龐大的靈敏的雷達。雷達測速與激光測速的比較目前，國際上所采用的流行的“流動電子警察”或“可搬移電子警察”主要由：激光測速儀、雷達測速儀與攝像機或照相機的組合而成。一、激光測速儀  

8、 激光測速儀是采用激光測距的原理。激光測距（即電磁波，其速度為30萬公里/秒），是通過對被測物體發(fā)射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時間差，來確定被測物體與測試點的距離。激光測速是對被測物體進行兩次有特定時間間隔的激光測距，取得在該一時段內被測物體的移動距離，從而得到該被測物體的移動速度。因此，激光測速具有以下幾個特點： 1、由于該激光光束基本為射線，估測速距離相對于雷達測速有效距離遠，可測1000M外。 2、測速精度高，誤差<1公里。 3、鑒于激光測速的原理，激光光束必須要瞄準垂直與激光光束的平面反射點，又由于被測車輛距離太遠、且處于移動狀態(tài)，或者車體平面不大，而導致激光測速

9、成功率低、難度大，特別是執(zhí)勤警員的工作強度很大、很易疲勞。 4、鑒于激光測速的原理，激光測速器不可能具備在運 動中使用，只能在靜止狀態(tài)下應用；因此，激光測速儀不能稱之為“流動電子警察”。在靜止狀態(tài)下使用時，司機很容易發(fā)現(xiàn)有檢測，因此達不到預期目的。 5、價格昂貴，現(xiàn)在經(jīng)過正規(guī)途徑進口的激光測速儀（不 含取景和控制部分）價格至少在一萬美金左右。二、雷達測速儀   雷達測速的原理是應用多譜勒效應，即移動物體對所接收的電磁波有頻移的效應，雷達測速儀是根據(jù)接收到的反射波頻移量的計算而得出被測物體的運動速度。因此，具有以下特點： 1、雷達波束較激光光束（射線）的照射面大，因此雷達測速

10、易于捕捉目標，無須精確瞄準。 2、雷達測速設備可安裝在巡邏車上，在運動中的實現(xiàn)檢測車速，是“流動電子警察”非常重要的組成部分。 3、雷達固定測速誤差為±1 km/h，運動時測誤差為±2 km/h，完全可以滿足對交通違章查處的要求。 4、雷達發(fā)射的電磁波波束有一定的張角，固有效測速距離相對于激光測速較近，最遠測速距離為800 M（針對大車）。 5、雷達測速儀因技術成熟，價格適中。因此，廣受歡迎。 6、雷達測速儀發(fā)射波束的張角是一個很重要的技術指標。張角越大，測速準確率越易受影響；反之，則影響較小。 教材詳解1 速度物理學中用位移與發(fā)生這個位移所用時間的比值表示物體運動的快慢，

11、這就是速度，通常用字母v代表。如果在時間t內物體的位移為x，它的速度就可表示為：。速度是描述物體運動快慢和方向的物理量。它是矢量，既有大小又有方向。其大小表示物體運動的快慢，方向表示物體運動的方向。單位是“米/秒”，符號是m/s。2 平均速度一般說來，物體在某段時間間隔內，運動的快慢不一定是時時一樣的，所以用求得的速度，表示的只是物體在時間間隔t內運動的平均快慢程度，所以稱為平均速度。有時也用表示。平均速度只能粗略地描述物體運動的快慢。3 瞬時速度為了更加精確的描述物體運動的快慢，在描述物體從t到tt的時間間隔內的運動時，若使t非常小，小到趨于零時，此時用算得的平均速度就是物體在時刻t的速度，

12、這個速度叫做瞬時速度。注意：速度的大小叫速率，日常生活中和物理學中說到的“速度”，有時是指速率?！八俣取币辉~有時指平均速度，有時指瞬時速度，要根據(jù)上下文加以判斷和區(qū)分。在勻速直線運動中，平均速度和瞬時速度相等。合作學習例題1：某地鐵的自動扶梯與地面的夾角為53°，地鐵車站在地面下60 m深處，游客用50 s由地鐵車站乘自動扶梯到達地面。則自動扶梯的平均移動速度為多少？60m530解析：對于本題要求得平均速度，關鍵是求得游客的位移。這便需要分析游客的運動過程，建立正確地空間位置關系，從而正確地求得位移，進而求得平均速度。答案：空間位置關系如右圖示，因而游客的位移為S=60/sin53&

13、#176;=75m，所以自動扶梯的平均速度為vS/t=75/50m/s=1.5m/s例題2：上海到南京的列車已迎來第五次大提速，速度達到v1=180 km/h。為確保安全，在鐵路與公路交叉的道口處需裝有自動信號燈。當列車還有一段距離才到達公路道口時，道口應亮出紅燈，警告未越過停車線的汽車迅速制動，已越過停車線的汽車趕快通過。如果汽車通過道口的速度v2=36km/h，停車線距道口欄木的距離s0=5 m，道口寬度s26 m，汽車長l15 m（如圖示），把火車和汽車的運動都看成勻速直線運動。問：列車離道口的距離L為多少時亮紅燈，才能確保已越過停車線的汽車安全駛過道口？解析：本題不僅考查了勻速直線運動

14、的相關知識，還考查了兩個運動之間的關系。兩運動之間的等時性是解答本題的關鍵。同時還要能夠據(jù)題目的描述，正確地建立兩車的運動圖景，從而能夠正確地求得所需距離。要通過該題強化運動圖景的建立能力的培養(yǎng)。ls0s汽車停車線欄木道口高速列車L答案：為確保行車安全，要求列車駛過距離L的時間內，已越過停車線的汽車的車尾必須能夠通過道口，則有：汽車越過停車線至車尾通過道口，汽車的位移S=l+s+s0=（15526）46m汽車以v2=36km/h10m/s通過這段位移所需時間t=S/ v24.6s。高速列車在這段時間內以v1=180km/h50m/s的速度行駛的距離Lv1t230m。因而，最小距離為230m。例

15、題3：把紙帶的下端固定在重物上，上端用手提著，紙帶穿過打點計時器。接通電源后將紙帶釋放，重物便拉著紙帶下落，紙帶被打出一系列點，其中有一段如圖所示。（1）圖中所示紙帶，哪端與重物相連？說出你的道理。（2）怎樣計算紙帶上打A點時重物的瞬時速度？說出你的道理。解析：解決本題的關鍵是明確打點的過程，由生活實踐知道重物的下落為加速過程，從而得到點的大體分部情況，然后再進行解答。答案：（1）圖中所示紙帶，左端與重物相連。因為，物體下落過程中為加速運動，因而相鄰兩點間的距離應不斷增大，間距大的點應為離重物較遠的點。所以重物應與紙帶左端相連。（2）取與點A相鄰的左右兩個點，測量兩點間的距離s，則vA=s/0

16、.04。因為打A點時重物的瞬時速度等于與點A相鄰的左右兩個點間的平均速度。師生互動1測得某短跑運動員在100 m競賽中，5s末的速度為10.4 m/s，在10 s末到達終點的速度是10.2m/s，此運動員在這100 m中的平均速度為A.10.4 m/s B.10.3 m/s C.10.2 m/s D.10.0 m/s2在變速運動中，對瞬時速度大小的理解，正確的是A.表示物體在某一時刻運動的快慢程度 B.表示物體在某段時間內運動的快慢程度C.表示物體經(jīng)過某一位置的運動快慢程度 D.表示物體經(jīng)過某段位移的運動快慢程度3一個朝某方向作直線運動的物體，在時間t內的平均速度是，緊接t/2內的平均速度是

17、/2，則物體在這段時間內的平均速度是（ ）A. B. C. D. 4大白鯊在水中的速度約為43 km/h，某優(yōu)秀運動員在男子50 m自由泳比賽中的成績是21.81 s，誰的速度快？5一輛汽車從你身邊經(jīng)過時的速度是25 m/s?！笆濉逼陂g將要建成的京滬鐵路的某些路段上，火車的時速將高達330 km/h，那個速度是平均速度？那個速度是瞬時速度？誰運動的快？課后習題解答1答案：（1）1光年3.0×108×365×24×3600m9.4608×1015m(2)所用時間ts1.33×108s2答案：（1）汽車前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度分別為：9m/s、8m/s、7m/s、6m/s、5m/s。這五個速度中，前1s內的平均速度最接近汽車關閉油門時的瞬時速度，它比這個瞬時速度略些。（2）汽車運動的最后1s的平均速度是1m/s；汽車的末速度是零。3答案：（1）由列車時刻表可知，T107此列車由北京西站開出直至到達聊城站，所走的位移S350 km，所用時間t=3小時54分鐘，所以平均速