人教課標(biāo)實驗版九年級運動和力參考資料

研究勻速直線運動

句速直線運動是一種特殊的直線運動，在實驗室中要得到較好的勻速直線運

渤是不容易的。方法一、二中當(dāng)物體達(dá)到收尾速度時，作的是較好的勻速直線運

動。方法三是采用適當(dāng)?shù)难a償方式，以期獲得較好的勾速直線運動。

，—“本實驗的三種方法都應(yīng)用圖線法來研究物體運動的性質(zhì)。其優(yōu)點：士是能全

面地研究整個運動的過程，在較大的范圍內(nèi)考察物體是否作勻速運動；二是有利于

發(fā)現(xiàn)和剔除個別極差。

方法一

一‘—‘“原理小鋼琛在液體中下落時，在堅直方向上受到三個力：小球的重力G，液

體對球的浮力萬和液體的粘滯阻力人根據(jù)斯托克斯公式／：8”q0r，其中qnLf液

體的粘滯系數(shù)，zp是小球運動速度，r是水球半徑。當(dāng)小球剛開始運動時，速度尚／j、，粘滯阻力也不大，因此小球控加速適輪當(dāng)速度增大到、定值時，上述三個力

達(dá)到平衡，辦瑞開始作勻速運瓤‘’’“j‘J；v州：f

器材—喇Z4g穆徑公購吻強度瀝8

根，小綱珠(直徑1mm)20超；蓖麻油(或洗滌精)等．

操作—‘

(l)將玻璃簡裝滿蓖麻油(或洗滌精)。筒身上每隔B．00QB相一日橡皮筋，

作為標(biāo)志線。橡皮筋圈在的平面要盡量與筒身軸線垂直．為了保證做到這一點，可

將一把三角尺的一條直角邊緊靠在簡身上，視線活著三角尺的另一條直角邊觀察，

調(diào)節(jié)簡前的橡皮筋擋住簡后的橡皮筋即可(如國)。

(2)在圓簡口上象上一張紙，在紙中心處戳一個涵能讓小鋼珠落下則可。貧

樣可保證小鋼珠每琢都基本上沿圓簡軸線下落．

(3)用鑷子將一粒小鋼珠從洞中放下，仔細(xì)觀察當(dāng)小鋼珠

到達(dá)標(biāo)志點0時，是否已基本達(dá)到收尾速度．如果尚未達(dá)到收

尾速度，則要將標(biāo)志點0向下警．‘

(4)用鑷子從洞中放下一檀小鋼珠，當(dāng)它經(jīng)過標(biāo)志點0時

開秒表，到達(dá)1標(biāo)志點時停秒表；再放下士趟相同的小鋼珠，經(jīng)

過0標(biāo)志點’0財開秒表，到達(dá)2標(biāo)志點時停秒表；……如此重復(fù)

七次，分另隴下小鋼珠從標(biāo)志點0到備標(biāo)志點的時6q1

(S)以標(biāo)志點0到各標(biāo)志點的距離s為縱軸，以小鋼珠從標(biāo)志點0到各標(biāo)志

點的時間6為橫軸，二在姿標(biāo)緘上依3—6圖。如果圖線是一條直線，而且在誤差范

圍內(nèi)通過原點，可以認(rèn)為小鋼珠的位移和時間成正比，即小鋼珠作勻速直線運動。

圖線的斜串就是小鋼珠勻速運動的速度。也可以用線性回歸法證實位移與時間成

理比，具體方法見實驗隴按語。

注意

(1)圓簡要堅直放置，盡量使小鋼珠一直沿著圓筒的鈾線下落i

、(2)因為液體的粘滯系數(shù)與溫度有關(guān)，因此在整個實驗過程中應(yīng)盡量保持溫

度不變?！?/p>

‘(8)為了減小計時的誤差，每個標(biāo)志點要重復(fù)一次，取兩次計時的平均值作為

時閻fo

(4)如果計時條件允許，可以在小球一次下落的過程中，即記下小球從標(biāo)志點

0到各個標(biāo)志點的時間。

實例用直徑為1．977mm的小鋼珠做實驗，得到的實驗數(shù)據(jù)如下：‘

以3為縱軸，Z為橫軸，作3—d圖(如圖)，得到一條

過原點的直線。說明小鋼珠的位移與時間成正比，也

就是說小鋼珠作勻速直線運動。在直線上取兩點戶l

(2。9，5．0)，夕2(22．5，89．5)，求出斜率森：(39．S一

5．0)／(22．5—2．9)＝1．76，可得小鋼珠作勻速直線

運動的速度為1．76cgI／s。

用線性回歸法處理實驗數(shù)據(jù)；相關(guān)系數(shù)r：

0．996，大干線性關(guān)系顯著的標(biāo)準(zhǔn)0．874，說明3與

‘成線性關(guān)系；截距8＝O．S2，小于截踞的誤差A(yù)9＝0．89，說明回歸直線在誤差范

圍內(nèi)過原點，即3與f成正比，同樣可以得到小鋼珠作勻途直渤自動的結(jié)論?；貧w

置翻夠便磊：1．7d，與圖解得到的結(jié)果基本相同．

說田

(t入iilI實驗也可以不用橡皮筋而直接利用量簡上的刻度線作為標(biāo)志線。為了

罷罷聯(lián)瑟醫(yī)震差置軍案云昌差套罷基羞羅罷

面要與量筒軸線平行)。

(2)此實驗也可用節(jié)拍器代替秒表來做：撤去玻璃圓筒上除標(biāo)志點0之外的

所有橡皮筋，準(zhǔn)備一支能在破移上作標(biāo)志的鉛等，將節(jié)拍器的周期調(diào)節(jié)為1．0s。將

小鋼珠沿圓筒軸線放下，待它越過原來的標(biāo)志點0后；每隔3．09用鉛筆記下小綱

球的位置，然后用米尺測量出從第一條線到其他各條線的距離，也可以得到一系列

3—6的數(shù)據(jù)。所不同的只是前者是距離作為自變量，后者是時間作為自變量。

方法二

塌夠人玻璃留(長垂0cm，直徑2cm)，橡皮塞(配破璃管)，磁鐵，橡皮筋8根It

小木塊，圖釘?shù)取?/p>

’操作‘f計l、’

(l)取一塊直徑約lcm的圓柱形小木塊，兩邊釘上兩個圖釘，用油漆漆成醒

目的顏色(圖“)o：／

(2)將玻璃管裝滿清水，兩頭用橡皮塞塞緊(里面不要留有氣泡)，豎直固

定在鐵架臺上。利用磁鐵汲引小水塊上圖釘?shù)淖饔昧⑿∧緣K固定在玻璃管下端

(3)移開磁鐵、小木塊開始向上運動，很快接近收尾速度，得到d個較好的勾

速直線運動?！?。一一／．

(4)調(diào)節(jié)小木塊上圖釘?shù)膫€數(shù)，可改變小木塊的收尾速摩?！?/p>

(5)標(biāo)志點的設(shè)置、實驗的做法及數(shù)據(jù)處理方法與方法一完全相同。

方法三

器材斜槽軌道(J2127型)，簡式計時器(J2022型)。

操作，—

(l)擯儀器說明書安裝好斜橫軌道和計時淑左邊是光電門GI，右邊是光電門

Gg，女q圖“)?！?/p>

(2)將計時器的“光控一同步”開關(guān)置在“光控”處，“計數(shù)—計時職牙關(guān)置在

“計時姬置，互換開關(guān)置“l(fā)”(如“l(fā)／10—1／100”開關(guān)，則置Td‘l／10Ou處)，然后打

開電源。

(8)將光電門GI和G2置于直軌道左部且相距10Cm。計時器上吸放開關(guān)置

于“吸”位置，將鋼球吸在斜槽軌道的電磁鐵下。用置零按鈕清零后將吸放開關(guān)撥

向“放”位置，計下鋼球通過GlG2之間距離所用的時間61。再將GI和G2移到直

軌道右部，相距仍為10Cm，用同樣的方法測出鋼球通過G1、G2之間距離所用的時

間免。反復(fù)調(diào)節(jié)三腳座和支架的高度，使f1：曲，即可認(rèn)為軌道已“調(diào)平”。

(4)把光電r1：G1對準(zhǔn)標(biāo)尺上10．0cn刻線，光電門G2‘對準(zhǔn)a0．0cm刻線。

(0)將計時器的田放開關(guān)置于“吸”位置，讓斜槽軌道上的電磁鐵吸住小鋼球。

f士一嚴(yán)”b

使計時器顯示數(shù)理零田，將吸放開關(guān)援肉“放”位置，小球即滾下，依次通過G山G2

兩個光電f]，計時器計下小球通過兩個光電門之間距離3的時間2。

(g)光電門G2位置不變，將光電門G2向右移動S．0cm，對準(zhǔn)標(biāo)尺—k35．0

cm的刻度線，然后重復(fù)操作(5)，再計下一個時間d。每計下一個的‘間后，都把G2

向右移5．0cm，直到G2退到標(biāo)尺上6Qcm處為止。

(7)以Gl和G2之間的距離3為縱軸，以鋼球通過這段距離的時間d為橫

軸，在坐標(biāo)紙上作出s—d圖。如果圖線是一條直線，而且在誤差范圍內(nèi)通過原點，

可以認(rèn)為鋼球的位移和時間成正比，即鋼球作旬速直線運動。直線的斜率就是綱

球勻速運動的速度，也可以用線快回歸法證實3與j成正比，具體方法見基礎(chǔ)篇

第57頁有關(guān)內(nèi)容?！?/p>

法意

(l)軌道“調(diào)平”的工作不能用水平儀來調(diào)，因為軌道對鋼球存在摩擦力，只有

將軌道的右端調(diào)得比左端略低，使鋼球受的下滑力與摩擦力大致平衡，力節(jié)S實現(xiàn)轅

好的勻速運動。f’

(2)為了減小計時誤差，對實驗中每一個時間龐重復(fù)測量幾次取其平均值，根

據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，重復(fù)的次數(shù)可在S—10次電間選擇。

(8)為了減小的’間測量的相對誤差，被測時間龐適當(dāng)長一些；因此最短的一段

f‘強離恭蟹遺得過短?！弧?/p>

kii(4)鋼球從斜槽上滑下的高度要選得適當(dāng)：過

籬囂愛至至蒙嚴(yán)寶累罕罷蒙莫磊塞慧嘗主蒙蒙

顯超武

(S)塔Ib不能離斜榴太近，以免鋼球在通過GI時

還帶有較明顯的滑動。

(6)G．，和G2兩個光電門上透光孔1和2的高度一定要相同，此的’綱球兩次

擋光所經(jīng)過的路程s’和兩個光電門指示刻度線之間的距離3相等(圖A)。如果兩

吶售電門透光孔高度不一樣，則3’可能比3／j＼AD圈(G)，也可能比s招g(shù)圖(過)，這

都要引起計時的誤差。

以3為縱軸，：為橫軸，作3—Z圖(圖8)，

得到一條過原點的直線。說明鋼球的位移與

時間成正比，即鋼球作旬速直線運動。在直

線上取兩點少l(0．24，10．O)，夕2(1．的，

5S。0)，求出斜率森＝(53．9一10。0)／(1。30—

0。24)