一、實驗步驟
(1)將電磁打點定時器固定在水平臺面上測量平均速度的方法，將紙帶穿過限位孔，將復(fù)寫紙放在定位軸上，壓入紙帶內(nèi)；
(2)將電磁打點定時器的兩端接8V低壓交流電源；
(3)接通電源，用手橫向帶動紙帶，使紙帶沿水平方向移動，在紙帶上標(biāo)出一連串的圓點，然后立即關(guān)閉電源。
2.數(shù)據(jù)處理
(1) 檢測平均率
① 在紙帶上選擇一點作為起點0，前面每5個點取一個計數(shù)點，分別用數(shù)字1、2、3、……標(biāo)記這些計數(shù)點；
②測量各計數(shù)點到起點0的距離x，記入表1；
③ 計算相鄰兩個計數(shù)點之間的位移Δx，同時記錄對應(yīng)的時間Δt；
④ 根據(jù)Δx和Δt估算相鄰計數(shù)點間磁帶的平均速度v。
(2)瞬時速度的檢測
① 從紙帶起點0開始計數(shù)，前面每3個點取一個計數(shù)點；
②測量各計數(shù)點到起點0的距離x，記入表2；
③ 計算相鄰兩個計數(shù)點之間的位移Δx，同時記錄對應(yīng)的時間Δt；
④根據(jù)Δx和Δt計算出的速率值可以代表Δx區(qū)間內(nèi)任意一點的瞬時速率。 將每個計數(shù)點的計算速度值記錄在表2中。
3.偏差分析
(1)用平均速率代替計數(shù)點的瞬時速率導(dǎo)致偏差。 為了減少這種偏差，應(yīng)取以計數(shù)點為中矩的最近兩點間的位移Δx來計算平均速度。
(2)檢測計數(shù)點間位移Δx引起的偏差。 減少這種偏差的方法：首先，取計數(shù)點時，相鄰兩個計數(shù)點之間的距離不能太小； 第二，一次性測量每個計數(shù)點到初始計數(shù)點的距離，然后分別估計相鄰計數(shù)點之間的距離。
其他測量瞬時速度的方法
1.使用傳感器和計算機測量速度
(1) 如圖所示。 參見圖1，是位移傳感檢測率的示意圖。 該系統(tǒng)由發(fā)射器A和接收器B組成。發(fā)射器A還可以發(fā)射紅外線和超聲波信號，接收器B可以接收紅外線和超聲波信號。 發(fā)射器A固定在被測移動物體上，接收器B固定在桌面或?qū)к壣稀?檢測時，A同時向B發(fā)出紅外線脈沖和超聲波脈沖（即一束紅外線和一束持續(xù)時間很短的超聲波）。 B接收到紅外線脈沖時開始計時，接收到超聲波脈沖時停止計時。 電腦根據(jù)兩者的時間差和空氣中的波速，人工計算出A和B的距離（紅外線的傳播時間可以忽略不計）。
在短時間Δt后，傳感和計算機系統(tǒng)手動進(jìn)行第二次檢測以獲得物體的新位置。 計算兩個位置差，即物體運動的位移Δx，系統(tǒng)根據(jù)v=Δx/Δt計算出速度v，并顯示在屏幕上。 所有這些操作都可以在不到 1 秒的時間內(nèi)手動完成。 這樣測得的速度是發(fā)射機 A 隨時間變化的平均速度 Δt。 但Δt很短，一般設(shè)置為0.02s，所以Δx與Δt的比值可以代表此時發(fā)射機A（即運動物體）的瞬時速度。
(2)另一個位移傳感器，如圖2所示。這個系統(tǒng)只有一個不動的小盒子C。 工作時，小盒子C向被測物體D發(fā)出短超聲波脈沖。 脈沖被運動物體反射后被小盒子C接收。根據(jù)超聲波脈沖發(fā)射和接收的時間差以及空氣中的波速，小盒子C之間的距離x1、x2、Δx、Δt得到運動物體D，然后系統(tǒng)可以計算出運動物體D的速度v。
2.借助光電門測量瞬時速率
實驗裝置如圖3所示，一輛貨車從一端凸起的木板上滑下。 木板旁安裝光電門。 A 管發(fā)出光，B 管接收光。 當(dāng)固定在汽車上的遮陽板通過光電門時，遮光，遮光時間可直接從記錄儀讀取。 這段時間正是遮陽板通過光電門的時間。 根據(jù)遮光板的厚度Δx和測得的時間Δt，可以計算出遮光板通過光柵的平均速度（v=Δx/Δt）。 由于遮光板的厚度Δx很小，可以認(rèn)為這個平均速度就是貨車通過光電門的瞬時速度。
3.借助頻閃攝影估計物體的速度
頻閃攝影法是利用照相技術(shù)，以一定的間隔對光線進(jìn)行曝光，從而在膠片上產(chǎn)生間隔相同的影像的方法。 頻閃攝影用的是頻閃燈，等間隔閃爍，比如0.1s閃爍一次，即每秒閃爍10次。 當(dāng)物體在移動時，借助頻閃照明，攝像機可以等間隔地拍攝物體的圖像，從而記錄物體等間隔到達(dá)的位置。 以這些方式拍攝的照片稱為頻閃照片。 圖 4 是球從斜坡上滾下時每秒閃爍 10 次的頻閃照片示意圖。 照片中每兩個相鄰球的圖像之間的時間間隔為0.1s，記錄了物體的運動。 時間。 可以用卷尺測量物體運動的位移。 與打點器記錄的信息相比，頻閃燈的閃爍頻率相當(dāng)于打點器交流電源的頻率，同一時間間隔出現(xiàn)的圖像相當(dāng)于打點器產(chǎn)生的點痕定時器。 為此，運動物體的頻閃照片不僅記錄了物體運動的時間信息，還記錄了物體運動的位移信息。 至于平均速度和瞬時速度，與從打點計時器分析紙帶時使用的方法相同。
使用實驗數(shù)據(jù)時的注意事項
(1) 平均速度可由v=Δx/Δt計算。 計算瞬時速率時，應(yīng)取包括該點在內(nèi)的最短時間間隔，用平均速率代替瞬時速率。 同時要注意兩點寬度過小造成的檢測偏差。
(2)注意相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔，明確周期與頻率T=1/f的關(guān)系。
(3) 注意紙帶中涉及的字母、數(shù)字以及數(shù)據(jù)的含義和單位，這些在國際單位制中是沒有的，應(yīng)換算成國際單位制。
(4)注意題干要求測量平均速度的方法，明確保留有效數(shù)字的規(guī)則。 從右邊第一個非零數(shù)字到最后一個數(shù)字，有多少位，也就是有多少位有效數(shù)字。
