測量物體運動的實驗裝置

『壹』 用DIS測量運動物體的位移和速度

- 1 -  實驗一：用DIS測量運動物體的位移和速度  一、 用DIS測位移和平均速度 實驗目的：  研究變速直線運動物體的s-t圖像，並從中求物體的位移和平均速度 實驗原理：  斜面上小車從靜止開始加速下滑，利用位移感測器記錄小車的位移隨時間變化的過程，通過DIS實驗系統的專用軟體，顯示小車的位移隨時間變化的曲線。然後選擇不同的研究區域，計算相應區域的平均速度。 實驗器材：  小車、1m長的軌道、DIS（位移感測器、數據採集器、計算機等）。 實驗裝置：
    實驗步驟：  1) 連接如圖：將位移感測器接收端固定在側面固定板上，放在軌道高端，連接到數據採集器的二號口（註：位移感測器不能插在一號口上）；將位移感測器發射端固定到小車上，並使之與接收端基本正對。  2)  
雙擊圖標，打開DAS
程序，等待感測器自動連接，待
變成，傳 感器就連接成功了。單擊「新課改實驗」，雙擊實驗條目「用DIS測定位移和速度」,進入實驗界面

『貳』 圖甲是「用光電門測量物體瞬時 速度和加速度」的實驗裝置，滑塊從靜止 開始釋放，通過距離s到達光電門時

（1）極短時間內的平均速度表示瞬時速度，則
滑塊經過光電門時的速度表達式v=

『叄』 要想比較精確地測量物體運動的瞬時速度，應該採用什麼器材什麼方法

實驗原理n 平均速度和瞬時速度的測量做直線運動的物體在 時間內的位移為，則物體在時間內的平均速度為 (1)當時，平均速度趨近於一個極限，即物體在該點的瞬時速度。我們用來表示瞬時速度， (2)實驗上直接用上式測量某點的瞬時速度是很困難的，一般在一定誤差范圍內，用極短的內的平均速度代替瞬時速度。n 勻速直線運動若滑塊受一恆力，它將做勻變速直線運動，可採用在導軌一端加一滑輪，通過滑輪旋一重物在滑塊上，也可以把氣墊導軌一端墊高成一斜面來實現。採用前者可改變外力，不但可測得加速度，還可以驗證牛頓第二定律。採用後者，因在測量過程中受外界干擾較小，測量誤差較小，在測量加速度的基礎上，還可以測量當地的重力加速度。勻變速運動方程如下： (3) (4) (5)在斜面上物體從同一位置由靜止開始下滑，若測得不同位置處的速度為相應的時間為 以為橫坐標，為縱坐標作圖，如果圖線是一條直線，證明物體作勻加速直線運動，圖線的斜率為加速度,截距為。同樣把對應處的測出，作圖和圖，若圖線是直線，則物體作勻加速直線運動，斜率分別為和，截距分別為和。n 重力加速度的測定如圖4.1.1-1所時，h為墊塊的高度，L為斜面長，滑塊沿斜面下滑的加速度為 (6) (7)n 驗證牛頓第二定律設運動物體的總質量為，作用力為，假設其他耗散力如摩擦力、空氣阻力、氣墊粘滯力可忽略不計，這時牛頓第二定律可表示為 (8)若保持不變，改變，應為一常量，即增大，同時增大；減小，同時減小。若保持不變，改變，則應為一常量，即增加，即減小。因此，只要在實驗中滿足上述條件，即可驗證牛頓第二定律。 答案補充 實驗內容n 勻變速運動中速度與加速度得測量 答案補充 l 先將氣墊導軌調平，然後在一端單腳螺絲下置一墊塊，使導軌成一斜面。l 在滑塊上裝上U型擋光片，在導軌上置好光電門，打開計時裝置。l 使滑塊從距光電門處自然下滑，做初速度為零的勻加速運動，記下擋光時間 ，重復三次。l 改變s，重復上述測量。l 測量，墊塊高h及斜面長L。l 用最小二乘法對進行直線擬合，並求出的標准誤差。l 用坐標紙作曲線，求，與最小二乘法所得結果進行比較，並計算g。n 驗證牛頓第二定律將墊塊取出，時導軌處於水平狀態。用細線將砝碼盤通過滑輪與滑塊相連。若滑塊質量為，砝碼盤和盤中砝碼的質量為，滑輪等效質量（約為0.30g），砝碼盤、盤中砝碼和滑塊上的砝碼的總質量為，則此時牛頓第二定律方程為 (9) 答案補充 改變，使分別為2.00g,4.00g,6.00g,8.00g,10.00g時（每次剩餘砝碼要放在滑塊上），測量在不同力的作用下，通過光電門的瞬時速度，再由，求出。作曲線，由斜率求出物體的總質量。 設計性內容 n 利用斜面驗證牛頓第二定律。F不變，改變m，應怎樣做？m不變，改變F又該怎樣做？ 實驗重點n 掌握利用氣墊技術精確地測定物體的平均速度、瞬時速度、加速度及當地的重力加速度。n 通過物體沿斜面的自由下滑運動來研究勻變速運動的規律和驗證牛頓第二定律。實驗中如何滿足運動物體的總質量不變，此時改變作用力F,F/a 為一常量。

『肆』 如何測量物體的運動軌跡和運動速度

在物體上裝個發射信號的裝置，然後有四個不在同一平面上的接收站，那麼就可以實時的檢測到物體的位置，通過位置的改變，即可知道物體的運動狀態，也就是說可以知道運動的軌跡及速度。
陀螺儀不能實現上訴功能，陀螺儀是一種多方位的重力感應，是拿來玩游戲的，比如賽車的游戲，向前傾斜表示減速，向後減速，左右則是左右拐彎。
iphone有gps功能，也就是全球定位功能，是利用衛星來定位的，精度的話根據所處的位置以及雲層都會有不同的誤差，而誤差范圍會在google地圖上以一個藍色的圈圈范圍來表示。

『伍』 要測量兩個物體的下落速度需要的測量工具有

（1）為了比較紙錐下落的快慢，可以把兩個紙錐拿到同一高度同時釋放，測出它們落地的運動時間，通過比較相同路程所用的時間比較運動的快慢， 或者讓它們同時下落，測出通過相同路程的運動時間，通過比較相同路程的運動時間，比較它們運動的快慢； （2）如果要測量兩個紙錐的速度，需要用刻度尺測出紙錐的路程，用秒錶測出紙錐的運動時間； （3）紙錐在下落過程中可能偏離豎直線運動，它的實際運動路程s比實際測量的高度大一些， 即測量的高度比實際路程小，由速度公式可知，速度的測量值偏小； 實驗數據記錄表格如下表所示． 故答案為：通過相同路程所用的時間（或相同時間內通過的路程）； 刻度尺、秒錶；偏小． 物體 下落高度s/m 下落時間t/s 速度v/（m/s） 大紙錐 小紙錐

『陸』 如圖是「用光電門測量物體瞬時 速度和加速度」的實驗裝置，滑塊從靜止 開始釋放，通過距離s到達光電門時

極短時間內的平均速度表示瞬時速度，則滑塊經過光電門時的速度表達式為：v=

『柒』 測量物體的平均速度的實驗器材有

某段時間內；一段時間；刻度尺和計時器

『捌』 在實驗室測量平均速度的實驗中 , 使用的主要測量工具是什麼和什麼

在實驗室測量平均速度的實驗中 , 使用的主要測量工具是米尺和秒錶。
米尺測量物體運動的距離，秒錶用來測量時間。
平均速度為運動的距離除以所需時間。
一般情況下採用的方法一是單位時間內的物體運動的距離；二是物體運動固定距離所需的時間。

『玖』 （1）圖1是「測量水平運動物體所受的滑動摩擦力」的實驗裝置圖；實驗時在水平桌面上用彈簧測力計水平向左

（1）用彈簧測力計水平向左拉動一個長方體木塊，使其作勻速直線運動，所以拉力和摩擦回力是答一對平衡力，摩擦力大小等於拉力．
由圖知，測力計的分度值為0.1N，所以其示數為2.8N．由二力平衡條件得，摩擦力也為2.8N．
（2）①李麗同學提出「滑動摩擦力大小可能與接觸面的粗糙程度有關」，所以需控制壓力大小這個變數，改變接觸面的粗糙程度，甲丙兩圖中壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，所以應選擇甲丙兩圖進行實驗．
②根據表格中數據進行描點，並用平滑的曲線連接起來．如圖所示：

由圖象知，接觸面的粗糙程度相同，摩擦力與壓力大小成正比．
故答案為：（1）二力平衡；2.8；（2）①甲、丙；②見上圖；成正比；