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測量速度的實驗方法有哪些

發布時間:2022-10-24 18:11:03

1. 用打點計時器測速度的實驗步驟

公冶+_+
打點計時器測速度的實驗步驟 :
1.把電磁打點計時器固定在桌子上,讓紙帶穿過兩個限位孔,壓在復寫紙上.
2.把電磁打點計時器的兩個接線柱用導線分別與電源接線柱相連接.
3.打開電源開關,用手水平的拉動紙帶,紙帶上就打下了許多小點.
4.取下紙帶,關閉電源.從能看清的某個點數起,數一數紙帶上共有多少個點.如果共有N個點,那麼點子的間隔數為(N-1)個,紙帶的運動時間:der塌t=0.02(N-1)s.
5.用刻度尺量一下從開始計數的一點到最後一點間的距離der塌x
6.利用公式 ( 就是那個測平均速度的 )計算出紙帶在這段時間內的平均速度.
7.在紙帶上去連續6個點,用刻度尺量出相鄰兩個點間的距離,判斷紙帶的這段運動是勻速運動還是變速運動.判斷依據是:若兩個點間距離相等,則物體做勻速運動;反之,則做變速運動.
累呀

2. 測定反應速度探究實驗的步驟

方法一.
方法1:一個聲音產生後,並不會立刻傳到你的耳朵,通常要經過一段時間。除非你自己有這種經驗,否則這是很難理解的。例如:如果你參加一個運動會,坐在離鳴槍的人有一段距離的地方,你會先看到槍冒煙,後聽到槍聲。這是因為光行進的速度非常快(約1秒鍾300000公里),而聲音的速度就慢得多(約1秒種340米)。所以你會立刻看到槍冒煙,但聲音要過一會兒之後才會聽到。�
於是早期測量聲音的速度是利用槍來做實驗。幫忙的人要拿著槍在一個量好的距離外,另一個人就拿著馬表站在原點。在看到信號之後,幫忙的人就對空鳴槍。在原點的人一看到槍的火花和煙時,就把馬表按下來;而當他聽到槍聲時,就再按一次馬表讓馬錶停下來。看到火花和聽到槍聲之間的時間,就是聲音行經這一段量好距離所需的時間。就能算出聲音的速度。根據這一原理你不妨在今後的校運動會的時候試驗一下(利用百米賽跑就可以了).
方法2:為了測量聲音的速度你需要一個馬表和一個皮尺。量一個500公尺的距離,要盡可能量得准確一點。你和你的同學分別站在兩端;你的同學兩手各拿一塊大石頭(或者鑼、鼓、或者乾脆拍手--拍手的聲音太低如果對方聽不到就不好辦了),你則拿一個馬表。當你大叫「開始」時,你的同學要把石頭舉到頭頂,盡量大聲敲擊。�當你一看到石頭撞在一起,就按下馬表。等到你聽到石頭撞擊的音,就再按一下馬表讓馬錶停下來。時間方面要記錄到十分之一秒。如果能多做幾次實驗,算出時間的平均值是最好的。�你只要用計算機把你和你同學的距離除以時間,就可以算出聲音的速度了。
方法二.
測量聲音的速度還有一種利用迴音來測量的的方法:
所謂回聲,就是聲音在傳播的過程中碰到高大的障礙物被反射了回來,不是在電視里(當然是誇張)有時看到一個人面對大山大喊一聲,可以聽到三個、四個甚至五個回聲嗎?
哪么我們就可以根據這樣的原理,站在離高牆較遠的地方(事先測出你到高牆的距離)大聲地喊一下,在你喊的同時按下秒錶,當你聽到自己的回聲再按一下秒錶,這樣一來,你的喊聲從你那兒到高牆打了一個來回,你只要把上面說的你跟高牆的距離除以測得的時間的一半,這聲音的速度也就出來了(這里要注意的是因為人能分辨出自己的回聲的時間間隔要超過0.1秒,聲音有傳播速度是340米每秒,所以你與牆的距離,至少不得少於17米才行,而且中間還不能有障礙物)。
利用回聲測聲音速度比較高級和精確的做法是:
利用超聲波遇到物體發生反射,超聲波發生器通過電纜線連與超聲接受器連為一體,接受器能將接收到的超聲波信號進行處理並在電腦屏慕上顯示其波形,超聲波發生器每隔固定時間發射一短促的超聲波信號,而接收到的由於障礙物反射回的超聲波信號經儀器處理後也可在電腦屏上顯示出來(兩個波的形狀一大一小便於區分),每個反射波與相應的發射波之間的滯後的時間可經電腦的處理輸出,即能直接從電腦上讀出一個超聲波發射後遇到障礙物返回來的時間間隔,只要你事先測出超聲波發生器到障礙物之間的距離S,並將S除以往返時間的一半就是聲音在空氣里的傳播速度了。(超聲波在空氣中的傳播速度跟一般人能聽得到的聲波速度是相等的)。

3. 測量平均速度實驗的原理是什麼

平均速度的測量實驗目的就是測量物體運動的平均速度,原理就是v=s/t,就是速度等於路程除以時間。實驗器材有:刻度尺、停表、長木板、小車、小木塊、金屬塊。具體測量平均速度的步驟:

1、把小車放在斜面頂端,金屬片放在斜面底端,用刻度尺測出小車將要通過的路程S1,把S1和後面測得的數記錄下來。

2、用停表測量小車從斜面頂端滑下撞擊金屬片的時間t1。

3、根據測得的S1\t1,利用公式V1=S1/t1算出小車通過斜面全程的平均速度V1。

4、將金屬片移至斜面中部,用刻度尺測出小車到金屬片的距離S2。

5、用停表測出小車從斜面頂端滑過斜面上半段路程S2所用的時間t2,算出小車通過斜面上半段路程的平均速度V2。

4. 用什麼測量瞬時速度

1.速度表(就像汽車上的速度表)(這個工程上常用)
2.打點計時器或閃光照相(中學物理實驗常用)
第2種方法實際上是間接測量速度。它們是通過從打點計時器的紙帶上測量距離,然後根據打點計時器打點的時間進行計算得出的。

5. 測量物體運動的平均速度實驗是什麼

(力學實驗)實驗二:測量物體運動的平均速度。

【實驗目的】

1.能用刻度尺測出物體運動的路程,能用停表測出物體通過這段路程所用的時間。

2.能根據公式v=s/t計算出物體在這段時間內運動的平均速度。

3.能寫出簡單的實驗報告。

【實驗器材】

小車、斜面、停表、刻度尺、木塊、金屬片(擋板)等。

【實驗准備】

1.本實驗的原理是什麼?v=s/t。

2.如何讓小車通過的距離和時間同時。

3.如何改變小車運動的速度。

6. 光的速度是怎麼測量出來的

光速的測量方法: 最早光速的准確數值是通過觀測木星對其衛星的掩食測量的。還有轉動齒輪法、轉鏡法、克爾盒法、變頻閃光法等光速測量方法。

1.羅默的衛星蝕法

光速的測量,首先在天文學上獲得成功,這是因為宇宙廣闊的空間提供了測量光速所需要的足夠大的距離.早在1676年丹麥天文學家羅默(1644— 1710)首先測量了光速.由於任何周期性的變化過程都可當作時鍾,他成功地找到了離觀察者非常遙遠而相當准確的「時鍾」,羅默在觀察時所用的是木星每隔一定周期所出現的一次衛星蝕.他在觀察時注意到:連續兩次衛星蝕相隔的時間,當地球背離木星運動時,要比地球迎向木星運動時要長一些,他用光的傳播速度是有限的來解釋這個現象.光從木星發出(實際上是木星的衛星發出),當地球離開木星運動時,光必須追上地球,因而從地面上觀察木星的兩次衛星蝕相隔的時間,要比實際相隔的時間長一些;當地球迎向木星運動時,這個時間就短一些.因為衛星繞木星的周期不大(約為1.75天),所以上述時間差數,在最合適的時間(上圖中地球運行到軌道上的A和A』兩點時)不致超過15秒(地球的公轉軌道速度約為30千米/秒).因此,為了取得可靠的結果,當時的觀察曾在整年中連續地進行.羅默通過觀察從衛星蝕的時間變化和地球軌道直徑求出了光速.由於當時只知道地球軌道半徑的近似值,故求出的光速只有214300km/s.這個光速值盡管離光速的准確值相差甚遠,但它卻是測定光速歷史上的第一個記錄.後來人們用照相方法測量木星衛星蝕的時間,並在地球軌道半徑測量准確度提高後,用羅默法求得的光速為299840±60km/s.

2.布萊德雷的光行差法

1728年,英國天文學家布萊德雷(1693—1762)採用恆星的光行差法,再一次得出光速是一有限的物理量.布萊德雷在地球上觀察恆星時,發現恆星的視位置在不斷地變化,在一年之內,所有恆星似乎都在天頂上繞著半長軸相等的橢圓運行了一周.他認為這種現象的產生是由於恆星發出的光傳到地面時需要一定的時間,而在此時間內,地球已因公轉而發生了位置的變化.他由此測得光速為:

C=299930千米/秒

這一數值與實際值比較接近.

以上僅是利用天文學的現象和觀察數值對光速的測定,而在實驗室內限於當時的條件,測定光速尚不能實現.

二、光速測定的大地測量方法

光速的測定包含著對光所通過的距離和所需時間的量度,由於光速很大,所以必須測量一個很長的距離和一個很短的時間,大地測量法就是圍繞著如何准確測定距離和時間而設計的各種方法.

1.伽利略測定光速的方法

物理學發展史上,最早提出測量光速的是義大利物理學家伽利略.1607年在他的實驗中,讓相距甚遠的兩個觀察者,各執一盞能遮閉的燈,如圖所示:觀察者A打開燈光,經過一定時間後,光到達觀察者B,B立即打開自己的燈光,過了某一時間後,此信號回到A,於是A可以記下從他自己開燈的一瞬間,到信號從B返回到A的一瞬間所經過的時間間隔t.若兩觀察者的距離為S,則光的速度為

c=2s/t

因為光速很大,加之觀察者還要有一定的反應時間,所以伽利略的嘗試沒有成功.如果用反射鏡來代替B,那麼情況有所改善,這樣就可以避免觀察者所引入的誤差.這種測量原理長遠地保留在後來的一切測定光速的實驗方法之中.甚至在現代測定光速的實驗中仍然採用.但在信號接收上和時間測量上,要採用可靠的方法.使用這些方法甚至能在不太長的距離上測定光速,並達到足夠高的精確度.

2.旋轉齒輪法

用實驗方法測定光速首先是在1849年由斐索實驗.他用定期遮斷光線的方法(旋轉齒輪法)進行自動記錄.實驗示意圖如下.從光源s發出的光經會聚透鏡L1射到半鍍銀的鏡面A,由此反射後在齒輪W的齒a和a』之間的空隙內會聚,再經透鏡L2和L3而達到反射鏡M,然後再反射回來.又通過半鍍鏡A由 L4集聚後射入觀察者的眼睛E.如使齒輪轉動,那麼在光達到M鏡後再反射回來時所經過的時間△t內,齒輪將轉過一個角度.如果這時a與a』之間的空隙為齒 a(或a』)所佔據,則反射回來的光將被遮斷,因而觀察者將看不到光.但如齒輪轉到這樣一個角度,使由M鏡反射回來的光從另一齒間空隙通過,那麼觀察者會重新看到光,當齒輪轉動得更快,反射光又被另一個齒遮斷時,光又消失.這樣,當齒輪轉速由零而逐漸加快時,在E處將看到閃光.由齒輪轉速v、齒數n與齒輪和M的間距L可推得光速c=4nvL.

在斐索所做的實驗中,當具有720齒的齒輪,一秒鍾內轉動12.67次時,光將首次被擋住而消失,空隙與輪齒交替所需時間為

在這一時間內,光所經過的光程為2×8633米,所以光速c=2×8633×18244=3.15×108(m/s).

在對信號的發出和返回接收時刻能作自動記錄的遮斷法除旋轉齒輪法外,在現代還採用克爾盒法.1941年安德孫用克爾盒法測得:c=299776±6km/s,1951年貝格斯格蘭又用克爾盒法測得c=299793.1±0.3km/s.

3.旋轉鏡法

旋轉鏡法的主要特點是能對信號的傳播時間作精確測量.1851年傅科成功地運用此法測定了光速.旋轉鏡法的原理早在1834年1838年就已為惠更斯和阿拉果提出過,它主要用一個高速均勻轉動的鏡面來代替齒輪裝置.由於光源較強,而且聚焦得較好.因此能極其精密地測量很短的時間間隔.實驗裝置如圖所示.從光源s所發出的光通過半鍍銀的鏡面M1後,經過透鏡L射在繞O軸旋轉的平面反射鏡M2上O軸與圖面垂直.光從M2反射而會聚到凹面反射鏡M3上, M3的曲率中心恰在O軸上,所以光線由M3對稱地反射,並在s′點產生光源的像.當M2的轉速足夠快時,像S′的位置將改變到s〃,相對於可視M2為不轉時的位置移動了△s的距離可以推導出光速值:

式中w為M2轉動的角速度.l0為M2到M3的間距,l為透鏡L到光源S的間距,△s為s的像移動的距離.因此直接測量w、l、l0、△s,便可求得光速.

在傅科的實驗中:L=4米,L0=20米,△s=0.0007米,W=800×2π弧度/秒,他求得光速值c=298000±500km/s.

另外,傅科還利用這個實驗的基本原理,首次測出了光在介質(水)中的速度v<c,這是對波動說的有力證據.

3.旋轉棱鏡法

邁克耳遜把齒輪法和旋轉鏡法結合起來,創造了旋轉棱鏡法裝置.因為齒輪法之所以不夠准確,是由於不僅當齒的中央將光遮斷時變暗,而且當齒的邊緣遮斷光時也是如此.因此不能精確地測定象消失的瞬時.旋轉鏡法也不夠精確,因為在該法中象的位移△s太小,只有0.7毫米,不易測准.邁克耳遜的旋轉鏡法克服了這些缺點.他用一個正八面鋼質棱鏡代替了旋轉鏡法中的旋轉平面鏡,從而光路大大的增長,並利用精確地測定棱鏡的轉動速度代替測齒輪法中的齒輪轉速測出光走完整個路程所需的時間,從而減少了測量誤差.從1879年至1926年,邁克耳遜曾前後從事光速的測量工作近五十年,在這方面付出了極大的勞動. 1926年他的最後一個光速測定值為

c=299796km/s

這是當時最精確的測定值,很快成為當時光速的公認值.

三、光速測定的實驗室方法

光速測定的天文學方法和大地測量方法,都是採用測定光信號的傳播距離和傳播時間來確定光速的.這就要求要盡可能地增加光程,改進時間測量的准確性.這在實驗室里一般是受時空限制的,而只能在大地野外進行,如斐索的旋輪齒輪法當時是在巴黎的蘇冷與達蒙瑪特勒相距8633米的兩地進行的.傅科的旋轉鏡法當時也是在野外,邁克耳遜當時是在相距35373.21米的兩個山峰上完成的.現代科學技術的發展,使人們可以使用更小更精確地實驗儀器在實驗室中進行光速的測量.

1.微波諧振腔法

1950年埃森最先採用測定微波波長和頻率的方法來確定光速.在他的實驗中,將微波輸入到圓柱形的諧振腔中,當微波波長和諧振腔的幾何尺寸匹配時,諧振腔的圓周長πD和波長之比有如下的關系:πD=2.404825λ,因此可以通過諧振腔直徑的測定來確定波長,而直徑則用干涉法測量;頻率用逐級差頻法測定.測量精度達10-7.在埃森的實驗中,所用微波的波長為10厘米,所得光速的結果為299792.5±1km/s.

2.激光測速法

1790年美國國家標准局和美國國立物理實驗室最先運用激光測定光速.這個方法的原理是同時測定激光的波長和頻率來確定光速(c=νλ).由於激光的頻率和波長的測量精確度已大大提高,所以用激光測速法的測量精度可達10-9,比以前已有最精密的實驗方法提高精度約100倍.

四、光速測量方法一覽表

除了以上介紹的幾種測量光速的方法外,還有許多十分精確的測定光速的方法.現將不同方法測定的光速值列為「光速測量一覽表」供參考.

根據1975年第十五屆國際計量大會的決議,現代真空中光速的最可靠值是:

c=299792.458±0.001km/s

聲速測量儀必須配上示波器和信號發生器才能完成測量聲速的任務。實驗中產生超聲波的裝置如圖所示。它由壓電陶瓷管或稱超聲壓電換能器與變幅桿組成;當有交變電壓加在壓電陶瓷管上時,由於壓電體的逆壓電效應,使其產生機械振動。此壓電陶瓷管粘接在鋁合金製成的變幅桿上,經過電子線路的放大,即成為超聲波發生器,由於壓電陶瓷管的周期性振動,帶動變幅桿也做周期軸向振動。當所加交變電壓的頻率與壓電陶瓷的固有頻率相同時,壓電陶瓷的振幅最大,這使得變幅桿的振幅也最大。變幅桿的端面在空氣中激發出縱波,即超聲波。本儀器的壓電陶瓷的振盪頻率在40kHz以上,相應的超聲波波長約為幾毫米,由於他的波長短,定向發射性能好,本超聲波發射器是比較理想的波源。由於變幅桿的端面直徑一般在20mm左右,比此波長大很多,因此可以近似認為離開發射器一定距離處的聲波是平面波。超聲波的接受器則是利用壓電體的正壓電效應,將接收的機械振動,轉化成電振動,為使此電振動增強。特加一選頻放大器加以放大,再經屏蔽線輸給示波器觀測。接收器安裝在可移動的機構上,這個機構包擴支架、絲桿、可移動底座(其上裝有指針,並通過定位螺母套在絲桿上,有絲桿帶動作平移)、帶刻度的手輪等。接收器的位置由主、尺刻度手輪的位置決定。主尺位於底座上面;最小方尺位於底坐上面;最小分尺為1mm,手輪與絲桿相連上分為100分格,每轉一周,接收器平移1mm,故手每一小格為0.01mm,可估到0.001mm。
參考資料:http://www.21blog.com/user1/lynnwl/archives/2006/1308.html

7. 在實驗室測量平均速度的實驗中 , 使用的主要測量工具是什麼和什麼

在實驗室測量平均速度的實驗中 , 使用的主要測量工具是米尺和秒錶。
米尺測量物體運動的距離,秒錶用來測量時間。
平均速度為運動的距離除以所需時間。
一般情況下採用的方法一是單位時間內的物體運動的距離;二是物體運動固定距離所需的時間。

8. 在實驗中通常用什麼方法測量速度

答案: 解析: 用打點計時器在紙帶上打點的方法或光電計時裝置.

9. 測量粒子速度的實驗有哪些

1)如果是帶電粒子的話,可以參考電子的測量:利用過飽和蒸汽,當電子在其中運動過去時,會電離周圍的水蒸氣,使得在運動軌跡上產生一系列氣泡,通過閃光記錄下氣泡,即得到電子的運動軌跡。另外在雲室中加磁場,電子會在其中偏轉,從而可以從偏轉半徑測得電子的動量(速度)
2)如果粒子(顆粒)能被高速攝影儀光學捕捉到的話,可以短時間間隔拍攝兩張粒子圖像,然後通過粒子在圖像上的位移和拍攝時間間隔來確定粒子的速度。比較成熟的技術是PIV。

10. 如何測量光的速度

激光測速法

1970年美國國家標准局和美國國立物理實驗室最先運用激光測定光速,這個方法的原理是同時測定激光的波長和頻率來確定光速(c=vλ),由於激光的頻率和波長的測量精確度已大大提高,所以用激光測速法的測量精度可達十的負九次方,比以前已有最精密的實驗方法提高精度約100倍。

除了以上介紹的幾種測量光速的方法外,還有許多十分精確的測定光速的方法。

根據1975年第十五屆國際計量大會的決議,現代真空中光速的准確值是:c=299792.458km/s。

(10)測量速度的實驗方法有哪些擴展閱讀:

介質對光速的影響:

光在不同介質中的速度不同,由於光是電磁波,因此光速也就依賴於介質的介電常數和磁導率。在各向同性的靜止介質中,光速是一個小於真空光速c的定值。

如果介質以一定的速度運動,則一般求光速的方法是先建立一個隨動參考系,其中的光速是靜止介質中的光速,然後通過參考系變換得到運動介質中的光速;或者可以直接用相對論速度疊加公式去求運動介質中的光速。

光和聲雖然都具有波動性質,但兩者波速的演算法是完全不同的。以聲音實驗為例:空氣對地面靜止,第1次我們不動測得我們發出的聲音1秒鍾前進了300米。

第二次我們1秒鍾勻速後退1米,測得聲音距我們301米,得到結論:兩次聲音相對地面速度不變,相對我們,第一次300米/秒;第2次301米/秒。在牽涉到的速度遠小於光速的情況下,聲速滿足線性疊加。

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