备课资料（4 匀变速直线运动的位移与速度的关系）.doc

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备课资料
1.位移传感器
位移传感器测运动物体的位移、速度、加速度、它由三部分组成：位移传感器、数据采集器和计算机组成.目前在中学中使用的位移传感器有两种形式.一种是超声波脉冲发射和接收装置是分离的，另一种是“雷达”式的超声波脉冲的发射与接收由一个装置实现.两者测位移的方式上略有区别.超声波脉冲发射与接收装置分开，在发射盒内单独设有电源、超声脉冲发生的振荡电路、超声脉冲发射器、红外脉冲发生与发射电路.工作时将发射系统（A盒）固定在运动物体上，A盒同时向接收装置B盒发射一个红外脉冲与一个超声波脉冲，红外脉冲是作为超声脉冲发出的计时起点，接收器B盒接收到红外脉冲开始计时，超声波冲脉到达时停止计时，再根据计时的时间差和声速计算出物体运动位移.忽略了红外线传播的时间.接收传感器B盒将接收到脉冲数与各时间差送入数据采集器，送入计算机，由专门设计的软件处理这些数据，并描绘出位移—时间图象.
位移传感器只能用于测定运动物体运的位移（距离），测物体运动的速度和加速度是通过计算机软件实现的.根据位移图线各时刻的斜率，即该时刻的瞬时速度再描绘出不同时刻的速度—时间图象，并能显示出某时刻瞬时速度值，某段时间内平均速度值.测量物体运动时的加速度则是根据速度图象在不同时刻的斜率得出，并能画出加速度与时间的图象，求物体运动的位移、速度、加速度的值，时间段可以任意选取.
第二种位移传感器将超声波脉冲的发射与接收由一个超声脉冲探头完成，在运动物体上安装反射板，将超声脉冲反射回来由传感器接收.传感器不随物体移动，也不需要发射红外脉冲作为计时起点.其时间由超声脉冲发出开始计时，至接收到反射脉冲时停止计时，以其时间的一半为计算位移的时间.装置简单，但由于反射回来的超声脉冲强度大为减弱，所以对超声波脉冲探头的灵敏度要求高，其成本也比分离式位移传感器高得多.
2.加速度计
加速度计是测定物体加速度的仪器，它应用于系统振动特性的研究，常用来测量地震.大多数地震仪都属于加速度计类型.图2-4-9为应变式加速度计示意图.

图2-4-9
当系统加速时，加速器中的敏感元件也处于加速状态中，产生加速度的外力由材料形变的回复力提供.敏感元件由弹簧悬挂在矩形支架上，支架与待测物固定，后者加速运动时一侧弹簧位伸，一侧弹簧压缩，两侧弹簧施给元件的合力即为使物块用于加速的外力.弹簧伸缩的大小与元件的加速度成正比，待测物的加速度的大小和方向由指针在标尺上示出.元件的位移也可转换为电信号输出，其强弱与元件的加速度成正比.