瞬時速度測量裝置設計

『壹』 小明同學在學習了DIS實驗後，設計了一個測物體瞬時速度的實驗，其裝置如下圖所示。在小車上固定擋光片，使

這題目的意思和火車過橋差不多，從火車頭開始進入橋開始，直到火車尾離開橋為一個完整的過程。這里，火車的長度相當於擋光片的厚度，火車完成整個過程的時間相當於題目中「通過光電門的時間」，火車的速度自然就相當於題目中小車的速度了。
好！分析一下，因為表格中的速度一個比一個小，假設火車的長度一樣，那麼按理來說，對應的時間應該一個比一個長，但它不是，而是一個比一個短，這說明火車的長度（擋光片厚度）改變了。那麼是逐漸變長（厚）還是變短（薄）呢？思考一下你會發現是變短（薄）了，因為同樣的速度，火車短一點去過橋和火車長一點過橋，哪個時間短呢？
認真分析一下我說的，你應該懂這題目的意思和理解所有答案了吧？
回答完畢！

『貳』 瞬時速度的測量裝置解析

瞬時速度的測量一般是利用多普勒效應。

多普勒效應是指當發射源和接收者之間有相對徑向運動時，接收到的信號頻率將發生變化。這一物理現象首先在聲學上由物理學家克里斯頓.多普勒於1842年發現的。1930年左右開始將這一規律運用到電磁波范圍。
當無線電波在行進的過程中碰到物體時會被反彈，反彈回來的波（回波），其頻率及振幅都會隨著所碰到物體的運動狀態而改變。若無線電波所碰到的物體是固定不動的，回波的頻率是不會改變的。若物體是朝著無線電波發射的方向前進，此時回波會被壓縮，該電波的頻率也會隨之增加；反之，若物體遠離波源運動時，回波的頻率較波源的實際頻率降低。頻率升高或降低的數值為多普勒頗率，由下式決定:
v(r）=f(d)c/2f(0)
式中: f(d)——多普勒頻率
v(r）——運動目標的速度
c——光速
f(0)——發射波頻率

從式中可以看到其它變數都是已知的，只要我們測出了f(d)，就可以計算出被測物體的速度。

飛機、汽車、交警用的雷達測速儀、運動場上發球速度的測量都是這個原理。

現在還可以用圖像識別的方法來進行測速。

『叄』 某同學在學習了DIS實驗後，設計了一個測物體瞬時速度的實驗，其裝置如圖甲所示．在小車上固定擋光片（寬

解：（1）物塊剛接觸光電門時，電路接通，計時開始，物體通過時，電路斷開，計時結束，
所以當光電門感測器A、B之間無擋光物體時，電路斷開，當A、B之間有物體擋光時，電路接通；
（2）第三組數據表明到達A點的速度偏大，則小車可能從圖甲中P點上方靜止下滑，速度偏大，也可能小車從圖丙中P點靜止下滑，若小車從圖甲中P點下方靜止下滑
，速度偏小，若小車從圖甲中P點靜止下滑，速度不偏差，AD正確，BC錯誤；
故選AD
（3）該圖線為一直線，偏離較遠的點可以捨去．
根據圖線的斜率求出加速度為0.65m/s²，當△t趨向於0時，所表示的速度為A點的瞬時速度，從圖象上看出，為0.5405m/s．
故答案為：（1）斷開，接通（2）AD（3）0.65，0.5405

『肆』 同學在學習了DIS實驗後，設計了一個測物體瞬時速度的實驗，其裝置如圖所示．在小車上固定擋光片（寬度為

（1）物塊剛接觸光電門時，電路接通，計時開始，物體通過時，電路斷開，計時回結束，
所以當答光電門感測器A、B之間無擋光物體時，電路斷開，當A、B之間有物體擋光時，電路接通；
（2）第三組數據表明到達A點的速度偏大，則小車可能從圖中P點上方靜止下滑，速度偏大，若小車從圖中P點下方靜止下滑，速度偏小，若小車從圖中P點靜止下滑，速度不偏差，A正確，BC錯誤；
故選：A
（3）該圖線為一直線，偏離較遠的點可以捨去