1、實(shí)驗(yàn)題目：直線運(yùn)動(dòng)中速度的測量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪脷鈮|技術(shù)精確地測定物體的平均速度、瞬時(shí)速度、加速度以及當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋ㄟ^物體沿斜面自由下滑來研究勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)原理：1、平均速度和瞬時(shí)速度的測量 作直線運(yùn)動(dòng)的物體t時(shí)間的位移是s，則t時(shí)間內(nèi)的平均速度為（1），當(dāng)t0，平均速度趨于一個(gè)極限，即是物體在該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，我們用來表示瞬時(shí)速度（2），在一定的誤差范圍內(nèi)，用極短時(shí)間內(nèi)的平均速度可代替瞬時(shí)速度。 2、勻變速直線運(yùn)動(dòng) 若滑塊受一恒力，它將作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，可采用將氣墊導(dǎo)軌一端加一滑輪，通過滑輪懸一重物在滑塊上，也可以把導(dǎo)軌一端墊高成一斜面來實(shí)現(xiàn)。如采用后者，有方程： （

2、3） （4） （5） 讓滑塊從同一位置由靜止開始下滑，測得不同位置處速度為v1、v2、，相應(yīng)時(shí)間為t1、t2、以t為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作圖，如果圖線是一條直線，證明物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。作圖和圖。若圖線是直線，則物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 3、重力加速度的測定 如圖1所示， h為墊塊的高度，L為斜面長，滑塊加速度為 ，從而解得：。 4、驗(yàn)證牛頓第二定律設(shè)運(yùn)動(dòng)物體的總質(zhì)量為m總，作用力為F，假設(shè)其他耗散力如摩擦力、空氣阻力、氣墊黏滯阻力可忽略不計(jì)，這時(shí)牛二可以表示為F=ma。若保持m不變，改變F，F(xiàn)/a應(yīng)為一常量，即F增大，a同時(shí)增大；F 減小，a減小。因此，只要在實(shí)驗(yàn)中滿足以上關(guān)系，即可驗(yàn)證牛頓第

3、二定律。實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、墊塊、砝碼、砝碼盤、細(xì)線、游標(biāo)卡尺、米尺、擋光片、光電門、計(jì)時(shí)器、托盤天平實(shí)驗(yàn)桌號：5號實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、勻變速運(yùn)動(dòng)中速度與加速度的測量（1）氣墊導(dǎo)軌的調(diào)平，將一段墊起一定高度（2）組裝好相應(yīng)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，記錄擋光時(shí)間，各重復(fù)三次（4）用最小二乘法對直線擬合并求的標(biāo)準(zhǔn)差（5）作出曲線2、驗(yàn)證牛頓第二定律每個(gè)砝碼質(zhì)量5.00g，托盤質(zhì)量1.00g（1）在1的實(shí)驗(yàn)前提條件下，確保系統(tǒng)總質(zhì)量不變，導(dǎo)軌水平放置（2）改變托盤中砝碼個(gè)數(shù)，讓滑塊從s=50.0cm處自由滑

4、動(dòng)，記錄擋光時(shí)間（3）作出曲線，求物體總質(zhì)量，并和天平稱得的質(zhì)量進(jìn)行比較3、思考題做1、3題數(shù)據(jù)處理和誤差分析：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：1、U型擋光片的d的平均值=斜面長的平均值=墊片高度的平均值=2、 勻變速運(yùn)動(dòng)中速度和加速度的測量 表一：滑塊通過光電門的時(shí)間（單位：ms）3、 驗(yàn)證牛頓第二定律 表二：滑塊通過光電門的時(shí)間（單位：ms）總質(zhì)量=353g本地重力加速度9.7947m/s2滑輪質(zhì)量0.3g數(shù)據(jù)處理：1、 各個(gè)位置滑下的滑塊經(jīng)過光電門的時(shí)間的均值利用速度計(jì)算公式，可以得到：，將以上結(jié)果列表如下：表三：v2-2s表圖2 v2-2s圖象根據(jù)最小二乘法的公式其中擬合直線的斜率即是a=0.1707m

5、/s2，其標(biāo)準(zhǔn)差為d(k)= 1.26×10-4m/s2故可以計(jì)算得相對的誤差為：2、 驗(yàn)證牛頓第二定律計(jì)算測量列的平均值，可以得到下表：不同量時(shí)滑下的滑塊經(jīng)過光電門的時(shí)間的均值利用速度計(jì)算公式，可以得到：，將以上結(jié)果列表如下表四：重力和加速度的表根據(jù)重力和加速度可以得到F-a圖：圖3 F-a圖像同樣類似于1使用最小二乘法，可以求得m=k=0.4254g，標(biāo)準(zhǔn)差d(k)=0.00734kg。實(shí)驗(yàn)所得質(zhì)量為：而用天平稱得的總質(zhì)量：兩者相比較，測量值偏差較大，相對的誤差為： 結(jié)論呢?驗(yàn)證了牛頓第二定律了嗎?這個(gè)誤差產(chǎn)生的原因主要是有耗散力的作用（如滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦、氣墊導(dǎo)軌的氣流作用等等）

6、，導(dǎo)致加速度的測量值偏小，也就導(dǎo)致了測量所得的質(zhì)量偏大，同時(shí)，由于砝碼生銹，對稱量系統(tǒng)質(zhì)量帶來比較大的誤差，還有用的細(xì)線較長，也有一定質(zhì)量。但主要應(yīng)該是摩擦較大引起的，通過分析，很有可能是滑輪不夠靈活，摩擦力很大。思考題：1、氣墊導(dǎo)軌調(diào)平的判斷標(biāo)準(zhǔn)是什么？答：采用靜態(tài)調(diào)平法：打開氣源，將壓縮空氣送入導(dǎo)軌，將滑塊輕輕至于導(dǎo)軌上，使滑塊在導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)。滑塊運(yùn)動(dòng)的方向，使導(dǎo)軌低的一端，可調(diào)節(jié)導(dǎo)軌一端的單個(gè)底腳螺絲，直到滑塊不動(dòng)或有微小滑動(dòng)，但無一定的方向?yàn)橹梗藭r(shí)可認(rèn)為氣軌已調(diào)平。橫向水平調(diào)節(jié)一般要求不高，用眼睛觀測滑塊底部兩側(cè)氣隙是否相同，如果傾斜，可調(diào)節(jié)其軌一端的雙底腳螺絲，直到滑塊兩側(cè)氣隙高度相同；如果采用動(dòng)態(tài)調(diào)平法，則主要判據(jù)是使滑塊通過兩個(gè)光電門的時(shí)間之差小于1ms（t1，2在30ms以下）2ms（t1，2在30-