试验题目:直线运动中速度测量
试验目标:利用气垫技术正确地测定物体平均速度、瞬时速度、加速度和当地重力加速度,经过物体沿斜面自由下滑来研究匀变速运动规律和验证牛顿第二定律
试验器材: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
试验原理:1、平均速度和瞬时速度测量
作直线运动物体Δt时间位移是Δs,则t时间内平均速度为,令Δt→0,即是物体在该点瞬时速度,在一定误差范围内,用极短时间内平均速度可替换瞬时速度。
2、匀变速直线运动
滑块受一恒力时作匀变速直线运动,可采取将气垫导轨一端垫高或经过滑轮挂重物实现,匀变速运动方程以下:
让滑块从同一位置下滑,测得不一样位置处速度为v1、v2、……,对应时间为t1、t2、……,则利用图象法能够得到v0和a。
3、重力加速度测定
如右图 图一:导轨垫起斜面
若经过2测得a,则有,从而解得:。
4、验证牛顿第二定律
将耗散力忽略不计,牛顿第二定律表成F=ma。保持m不变,F/a为一常量;保持F不变,ma为一常量。所以试验中假如满足以上关系,即可验证牛顿第二定律。
试验内容:1、匀变速运动中速度和加速度测量
(1)气垫导轨调平,将一段垫起一定高度
(2)组装好对应滑块装置
(3)让滑块从距光电门s=,,,,,统计挡光时间,各反复三次
(4)用最小二乘法对直线拟合并求标准差
(5)作出曲线
2、验证牛顿第二定律
,
(1)在1试验前提条件下,确保系统总质量不变,导轨水平放置
(2)改变托盘中砝码个数,让滑块从s=,统计挡光时间
(3)作出曲线,求物体总质量,并和天平称得质量进行比较
3、思索题做1、3题
数据处理和误差分析:
试验数据以下:
匀变速运动中速度和加速度测量
第一次
第二次
第三次
表一:滑块经过光电门时间(单位:ms)
挡光片之间距离d=
导轨水平距离L=
垫片高度D=
验证牛顿第二定律(单位:ms)
第一次
第二次
第三次
1个砝码
2个砝码
3个砝码
4个砝码
5个砝
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