直線運動中速度的測量實驗報告

1、 精選文檔試驗題目：直線運動中速度的測量試驗目的：利用氣墊技術(shù)精確地測定物體的平均速度、瞬時速度、加速度以及當?shù)氐闹亓铀俣龋ㄟ^物體沿斜面自由下滑來爭辯勻變速運動的規(guī)律和驗證牛頓其次定律試驗器材：氣墊導軌、滑塊、墊塊、砝碼、砝碼盤、細線、游標卡尺、米尺、擋光片、光電門、計時器、托盤天平試驗原理：1、平均速度和瞬時速度的測量 作直線運動的物體t時間的位移是s，則t時間內(nèi)的平均速度為，令t0，即是物體在該點的瞬時速度，在肯定的誤差范圍內(nèi)，用極短時間內(nèi)的平均速度可代替瞬時速度。 2、勻變速直線運動 滑塊受一恒力時作勻變速直線運動，可接受將氣墊導軌一端墊高或通過滑輪掛重物實現(xiàn)，勻變速運動的方程如下：

2、 讓滑塊從同一位置下滑，測得不同位置處速度為v1、v2、，相應時間為t1、t2、，則利用圖象法可以得到v0和a。 3、重力加速度的測定 如右圖 圖一：導軌墊起的斜面 若通過2測得a，則有，從而解得：。 4、驗證牛頓其次定律 將耗散力忽視不計，牛頓其次定律表成F=ma。保持m不變，F(xiàn)/a為一常量；保持F不變，ma為一常量。因此試驗中假如滿足以上關(guān)系，即可驗證牛頓其次定律。試驗內(nèi)容：1、勻變速運動中速度與加速度的測量（1）氣墊導軌的調(diào)平，將一段墊起肯定高度（2）組裝好相應的滑塊裝置（3）讓滑塊從距光電門s=20.0cm,30.0cm,40.0cm,50.0cm,60.0cm處分別自由滑下，記錄擋光

3、時間，各重復三次（4）用最小二乘法對直線擬合并求的標準差（5）作出曲線2、驗證牛頓其次定律每個砝碼質(zhì)量5.00g，托盤質(zhì)量1.00g（1）在1的試驗前提條件下，確保系統(tǒng)總質(zhì)量不變，導軌水平放置（2）轉(zhuǎn)變托盤中砝碼個數(shù)，讓滑塊從s=50.0cm處自由滑動，記錄擋光時間（3）作出曲線，求物體總質(zhì)量，并和天平稱得的質(zhì)量進行比較3、思考題做1、3題數(shù)據(jù)處理和誤差分析：試驗數(shù)據(jù)如下：1、 勻變速運動中速度和加速度的測量第一次其次次第三次20.00cm38.6538.6838.6730.00cm31.5831.6031.6140.00cm27.3527.3427.3750.00cm24.4624.4824

4、.5060.00cm22.3322.3122.30表一：滑塊通過光電門的時間（單位：ms）擋光片之間的距離d=10.10mm導軌水平距離L=86.10cm墊片高度D=14.98cm2、 驗證牛頓其次定律（單位：ms）第一次其次次第三次1個砝碼24.3524.3624.362個砝碼18.0217.9918.013個砝碼14.9714.9714.994個砝碼13.0513.0313.045個砝碼11.6911.7211.70表二：滑塊通過光電門的時間（單位：ms）每個砝碼質(zhì)量5.00g托盤質(zhì)量1.00g天平稱得的滑塊質(zhì)量313.7g數(shù)據(jù)處理：1、 將各個位置滑下的滑塊經(jīng)過光電門的時間取平均值利用速

5、度計算公式，可以得到：，將以上結(jié)果列表如下：就寫v2速度平方（m2/s2）0.06820.10220.13640.17020.2049就寫2s吧兩倍距離（m）0.40.60.81.01.2表三：v2-2s表由此可以得到v2-2s圖象：圖二：v2-2s圖象依據(jù)最小二乘法的公式其中擬合直線的斜率即是a=0.1707m/s2，其標準差為d(k)= 4×10-4m/s2。故可以計算得（注：由于計算機程序?qū)τ谖业脑囼灁?shù)據(jù)算出的標準差不能顯示精確值，故接受人工計算）2、 驗證牛頓其次定律類似于一，計算測量列的平均值，可以得到下表：（取g=9.8m/s2）砝碼數(shù)目12345托盤和托盤內(nèi)砝碼質(zhì)量mi

6、(g)611162126重力(N)0.05880.10780.15680.20580.2548時間間隔(ms)24.3618.0014.9813.0311.70速度(m/s)0.41460.56110.67420.77510.8632加速度(m/s2)0.17190.31480.45450.60080.7451表四：重力和加速度的對應關(guān)系依據(jù)重力和加速度可以得到F-a圖：圖三：F-a圖同樣類似于1使用最小二乘法，可以求得m=k=0.3421kg，標準差d(k)=0.0015kg。試驗所得質(zhì)量為：而用天平稱得的總質(zhì)量：兩者相比較，在肯定誤差范圍內(nèi)認為測量值和真實值吻合很好，測量值偏大，相對的誤差

7、為這個誤差產(chǎn)生的緣由主要是有耗散力的作用（如滑輪轉(zhuǎn)動的摩擦、氣墊導軌的氣流作用等等），導致加速度的測量值偏小，也就導致了測量所得的質(zhì)量偏大，同時，由于砝碼生銹，對稱量系統(tǒng)質(zhì)量帶來比較大的誤差。另外，人的操作中釋放滑塊時可能會給它一個速度，但是這樣的偏差方向是不肯定的。思考題：1、氣墊導軌調(diào)平的推斷標準是什么？答：接受靜態(tài)調(diào)平法：打開氣源，將壓縮空氣送入導軌，將滑塊輕輕至于導軌上，使滑塊在導軌上自由滑動?；瑝K運動的方向，使導軌低的一端，可調(diào)整導軌一端的單個底腳螺絲，直到滑塊不動或有微小滑動，但無肯定的方向為止，此時可認為氣軌已調(diào)平。橫向水平調(diào)整一般要求不高，用眼睛觀測滑塊底部兩側(cè)氣隙是否相同，假如傾斜，可調(diào)整其軌一端的雙底腳螺絲，直到滑塊兩側(cè)氣隙高度相同；假如接受動態(tài)調(diào)平法，則主要判據(jù)是使滑塊通過兩個光電門的時間之差小于1ms（t1，2在30ms以下）2ms（t1，2在30-50ms