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学生
课程编号
课型
新课
课题
DIS实验系统
教学目标
1、理解平均速度和瞬时速度
2、知道平均速度和瞬时速度在描述运动快慢方面的区别和联系
教学重点
1、理解极限思想在建立瞬时速度概念时的作用
教学安排
版块
时长（分钟）
1
知识点回顾
5
2
知识点讲解
45
3
课堂练习
60
4
课堂总结
10
5
回家作业
40
从光速的测量说起
1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验伽利略的方法是，让两个人分别站在相距一英里的两座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。但由于光速传播的速度实在是太快了，这种方法根本行不通。但伽利略的实验揭开了人类历史上对光速进行研究的序幕。
1676年，丹麦天文学家罗麦第一次提出了有效的光速测量方法。他在观测木星的卫星的隐食
周期时发现：在一年的不同时期，它们的周期有所不同；在地球处于太阳和木星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间时的周期相差十四五天。他认为这种现象是由于光具有速度造成的，而且他还推断出光跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676年9月，罗麦预言预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。巴黎天文台的科学家们怀着将信将疑的态度，观测并最终证实了罗麦的预言。罗麦的理论没有马上被法国科学院接受，但得到了著名科学家惠更斯的赞同。惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度：214000千米/秒。
1725年，英国天文学家布莱德雷发现了恒星的“光行差”现象，以意外的方式证实了罗麦的理论。刚开始时，他无法解释这一现象，直到1728年，他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发，认识到光的传播速度与地球公转共同引起了“光行差”的现象。他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。这个数值较罗麦法测定的要精确一些。菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。光速的测定，成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。但是，由于受当时实验环境的局限，科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度，还不能解决光受传播介质影响的问题，所以关于这一问题的争论始终悬而未决。
1849年，法国人菲索第一次在地面上设计实验装置来测定光速。他的方法原理与伽利略的相类似。他将一个点光源放在透镜的焦点处，在透镜与光源之间放一个齿轮，在透镜的另一测较远处依次放置另一个透镜和一个平面镜，平面镜位于第二个透镜的焦点处。点光源发出的光经过齿轮和透镜后变成平行光，平行光经过第二个透镜后又在平面镜上聚于一点，在平面镜上反射后按原路返回。由于齿轮有齿隙和齿，当光通过齿隙时观察者就可以看到返回的光，当光恰好遇到齿时就会被遮住。从开始到返回的光第一次消失的时间就是光往返一次所用的时间，根据齿轮的转速，这个时间不难求出。通过这种方法，菲索测得的光速是315000千米/秒。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很难精确的测出光速。
1850年，法国物理学家傅科改进了菲索的方法，他只用一个透镜、一面旋转的平面镜和一个凹面镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚到凹面镜的圆心上，同样用平面镜的转速可以求出时间。傅科用这种方法测出的光速是298000 千米/秒。另外傅科还测出了光在水中的传播速度，通过与光在空气中传播速度的比较，他测出了光由空气中射入水中的折射率。这个实验在微粒说已被波动说推翻之后，又一次对微粒说做出了判决，给光的微粒理论带了最后的冲击。
光波是电磁波谱中的一小部分，当代人们对电磁波谱中的每一种电磁波都进行了精密的测量。1950年，艾森提出了用空腔共振法来测量光速。这种方法的原理是，微波通过空腔时当它的频率为某一值时发生共振。根据空腔的长度可以求出共振腔的波长，在把共振腔的波长换算成光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光速。当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。1958年，弗鲁姆求出光速的精确值：299792.5±0.1千米/秒。
1、打点计时器
打点计时器是一种计时仪器，使用交流电源，工作电压6V以下，当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点。
打点计时器的构造如图所示，通电之前，把纸带穿过限位孔，接通电源后，在线圈和磁铁的作用下，振片振动，带动振针上下振动。这时，如果纸带运动，振针通过复写纸在纸带上留下一行小点。
思想方法：用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度。所取的时间间隔越接近，该点计算出的瞬时速度就越精确。
【练一练】在用打点计时器测定手拉动纸带的瞬时速度实验中，得到如图所示的纸带，图中A，B，C，D，E为相邻的测量点，打点计时器交流电频率是50赫兹，B、C、D三点对应的纸带的速度为vB=________m/s，光速汽车vC=________ m/s，vD=________ m/s
【答案】1.3m/s；1.5m/s；1.7m/s
2、频闪照相
用多次曝光把运动物体每隔一定时间间隔所在的位置记录在同一底片上的摄影技术叫频闪照相。
借助于电子闪光灯的连续闪光，在一个画面上记录动体的连续运动过程。利用电子频闪灯一次紧接一次地频繁闪光，闪光频率越高，底片曝光次数越多，在照片上出现的影像也越多。一般来说，这种灯每秒钟的闪光次数可达几十次甚至上百次。用电子频闪灯拍摄一个动体时，画面上可以留下几十个重叠、错落有致的影像。这些以一定规律间隔产生的影像，可以给人一种节奏感强烈的视觉感受，它可以使人感到新奇，是因为用高速频率将景物凝固在一张画面上的视觉效果，比平时仅凭肉眼是无法看到的。
       
【练一练】如图是用频闪法（闪光频率一定）拍得的三幅体育摄影作品，请根据运动学知识判断下列说法中正确的是    （        ）
A．第一幅图是车减速阶段拍摄的
B．第二幅图是车减速阶段拍摄的
C．第三幅图是车减速阶段拍摄的
D．三幅照片都是车匀速行驶时拍摄的
【答案】C
三、超声波
超声波测速仪每隔相等时间，发出一超声脉冲信号，每隔一段时间接收到物体反射回的该超声脉冲信号。利用超声波对汽车运动速度的测定，就是利用超声波的直线传播和反射，通过对超声波从发射到返回时间的测定，测出汽车遇到超声波时的位置，进而测出其运动速度的。
【练一练】汽车在某段公路上匀速行驶时，进入某超声测速区域，如图所示。当该车运动到距测速仪370m时，测速仪向该车发出一超声波信号，2s后收到从车返回的信号，超声波在空气中传播速度为340m/s，该车的速度为多少？