直线运动中速度的测量.doc

膇实验题目:直线运动中速度的测量羃羄实验目的:利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度,通过物体沿斜面自由下滑来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律袈袇实验原理:1、平均速度和瞬时速度的测量肄作直线运动的物体Δt时间的位移是Δs,则t时间内的平均速度为(1),当Δt→0,平均速度趋于一个极限,即是物体在该点的瞬时速度,我们用来表示瞬时速度(2),在一定的误差范围内,用极短时间内的平均速度可代替瞬时速度。肂2、匀变速直线运动薂若滑块受一恒力,它将作匀变速直线运动,可采用将气垫导轨一端加一滑轮,通过滑轮悬一重物在滑块上,也可以把导轨一端垫高成一斜面来实现。如采用后者,有方程:蚈(3)(4)(5)膆让滑块从同一位置由静止开始下滑,测得不同位置处速度为v1、v2、……,相应时间为t1、t2、……以t为横坐标,为纵坐标,作图,如果图线是一条直线,证明物体作匀加速直线运动。作图和图。若图线是直线,则物体作匀加速直线运动。羆3、重力加速度的测定螇如图1所示,h为垫块的高度,L为斜面长,滑块加速度为肄,从而解得:。虿4、验证牛顿第二定律艿设运动物体的总质量为m总,作用力为F,假设其他耗散力如摩擦力、空气阻力、气垫黏滞阻力可忽略不计,这时牛二可以表示为F=ma。膆若保持m不变,改变F,F/a应为一常量,即F增大,a同时增大;F减小,a减小。因此,只要在实验中满足以上关系,即可验证牛顿第二定律。袄螁实验器材:气垫导轨、滑块、垫块、砝码、砝码盘、细线、游标卡尺、米尺、挡光片、光电门、计时器、托盘天平蒇薆实验桌号:5号薅螂实验内容:1、匀变速运动中速度与加速度的测量蝿(1)气垫导轨的调平,将一段垫起一定高度肅(2)组装好相应的滑块装置莅(3)让滑块从距光电门s=,,,,,记录挡光时间,各重复三次蕿袈(4)用最小二乘法对直线拟合并求的标准差蒄(5)作出曲线螁2、,(1)在1的实验前提条件下,确保系统总质量不变,导轨水平放置袄(2)改变托盘中砝码个数,让滑块从s=,记录挡光时间薂(3)作出曲线,求物体总质量,并和天平称得的质量进行比较蚂3、思考题做1、3题荿薇数据处理和误差分析:节实验数据如下:葿蒇羇U型挡光片的d的平均值=肃斜面长的平均值=薁垫片高度的平均值=衿匀变速运动中速度和加速度的测量蒆螃表一:滑块通过光电门的时间(单位:ms)薂验证牛顿第二定律羈袅表二:滑块通过光电门的时间(单位:ms)薃莀总质量=:蒈各个位置滑下的滑块经过光电门的时间的均值蚄肄薂薇莈螄利用速度计算公式,可以得到:莀,罿,袇,蒅,莁,肈将以上结果列表如下:芆羁表三:v2-2s表蒂蒀蚆螂芀薈肅蒂图2v2-2s图象芁根据最小二乘法的公式蚇薄其中拟合直线的斜率即是a=,其标准差为d(k)=×10-4m/s2膂故可以计算得莃相对的误差为:聿羄验证牛顿第二定律羃计算测量列的平均值,可以得到下表:膀不同量时滑下的滑块经过光电门的时间的均值膇蚇蚃膁薀肇蒃利用速度计算公式,可以得到:罿蚈,蒆,膄,肀,螇,羅,羄将以上结果列表如下