前面我們講了測量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)，最后處理數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要在坐標(biāo)紙上建立以時(shí)間 t 為橫軸，速度 v 為縱軸的直角坐標(biāo)系，然后將測量的時(shí)間和對應(yīng)的瞬時(shí)速度值以坐標(biāo)點(diǎn)的形式畫出，再用平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來，這樣得到的圖像就叫做速度-時(shí)間圖像，簡稱v-t圖。

上面的圖是以實(shí)測數(shù)據(jù)所描的點(diǎn)，從這些點(diǎn)的走向能夠大致看出紙帶運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律。如果用一條平滑的曲線來描出這些點(diǎn)，曲線所反映的情況就會(huì)與實(shí)際比較接近。

結(jié)合之前x-t圖的知識(shí)能夠看出，在第1s內(nèi)速度變化的很快；第2s內(nèi)變化不大；第3s內(nèi)變化比較均勻；第4s內(nèi)逐漸變小。這就說明實(shí)驗(yàn)中用手拉動(dòng)紙帶的速度并不是均勻的，也就是說紙帶在做變速直線運(yùn)動(dòng)。

同樣的我們可以在圖像上找到任意時(shí)刻所對應(yīng)的瞬時(shí)速度，這樣就能知道質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中的詳細(xì)情況了。當(dāng)然了，結(jié)合x-t圖像學(xué)過的內(nèi)容，v-t圖像上任一點(diǎn)切線的斜率也應(yīng)該有一定的物理意義，這個(gè)就是后面要講的加速度。

除了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器配合紙帶利用圖像來解決質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移和速度問題，課本中還介紹了一些方法，部分內(nèi)容還是同學(xué)們做題時(shí)經(jīng)常碰到的模型。

第一種 頻閃相機(jī)

在暗室中有一個(gè)按照固定頻率閃光的光源，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，每次光源亮起照亮物體的時(shí)候，物體的像就會(huì)留在底片上。當(dāng)物體穿過暗室時(shí)，就會(huì)在底片上留下一連串的像。電子頻閃燈閃光的頻率越高，在底片上留下的像也就越多。

從圖中能夠看出，由于每兩個(gè)像之間的時(shí)間間隔都相同，乒乓球距離大說明運(yùn)動(dòng)的快，距離小說明運(yùn)動(dòng)的慢。很明顯能夠發(fā)現(xiàn)乒乓球下落的時(shí)候在加速，上升的時(shí)候在減速。

再看這張圖，鼓槌落下時(shí)每兩個(gè)像之間的距離差不多，我們就認(rèn)為鼓槌在勻速下落。如果能夠精確測量出這些時(shí)間間隔的位移大小，就能計(jì)算出速度的變化了。這一點(diǎn)可以類比打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，底片相當(dāng)于紙帶，像相當(dāng)于點(diǎn)，電子頻閃燈就是計(jì)時(shí)工具。具體的應(yīng)用就是這一節(jié)課后習(xí)題的第3題，后面講習(xí)題的時(shí)候來具體講解。

第二種 光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)

它由光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器組合使用，利用擋光片通過光電門時(shí)遮擋住紅外線的時(shí)間信息，再結(jié)合擋光片的寬度就能計(jì)算出物體的速度。和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相比，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要直接接觸，減小了摩擦的影響。

光電門的內(nèi)側(cè)有紅外發(fā)射和接收裝置 ，工作的時(shí)候一直連通，擋光片經(jīng)過的時(shí)候會(huì)擋住紅外線，這時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)；擋光片離開后紅外線恢復(fù)連通，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。這樣得到了擋光片經(jīng)過光電門的時(shí)間，再測量擋光片的寬度（相當(dāng)于位移），就可以計(jì)算出擋光片通過光電門的平均速度，如果時(shí)間足夠小，此時(shí)的平均速度就相當(dāng)于瞬時(shí)速度。

這一套裝置還需要配合氣墊導(dǎo)軌和滑塊一起使用。具體使用方法大家可以搜索相關(guān)視頻了解。

第三種 超聲波測速

這個(gè)在高中的考查比較少，但是建議同學(xué)們了解一下。生活中的汽車倒車時(shí)，當(dāng)很靠近障礙物的時(shí)候，車內(nèi)警報(bào)就會(huì)響起，這就是利用了超聲波測距的原理。

超聲波發(fā)射器在發(fā)出超聲波的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波遇到障礙物反彈回來被接收器接收時(shí)停止計(jì)時(shí)。此時(shí)的時(shí)間是超聲波來回的總時(shí)間，取一半就可以了；再利用聲音在空氣中的傳播速度，就可以計(jì)算出發(fā)射器距離障礙物之間的距離了。

當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)再測一次，利用兩次這樣的過程，就可以計(jì)算出物體移動(dòng)的位移了，再結(jié)合兩次過程的時(shí)間差，就可以計(jì)算出物體移動(dòng)的速度了。

第四種 計(jì)算機(jī)測速

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，中學(xué)物理的實(shí)驗(yàn)手段也在不斷進(jìn)步。用“位移傳感器”把物體運(yùn)動(dòng)的位移、時(shí)間轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件的處理，可以立刻在屏幕上顯示物體運(yùn)動(dòng)的速度，自動(dòng)繪制出物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。這樣，同學(xué)們就可以用更多的時(shí)間和精力對物理過程進(jìn)行分析。

總結(jié)

物體運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖像，簡稱v-t圖，圖像的畫法及含義。

常用的測量物體運(yùn)動(dòng)速度的方法：頻閃照相、光電計(jì)時(shí)器、超聲波測速和計(jì)算機(jī)測速。