测量物体运动的实验装置

『壹』 用DIS测量运动物体的位移和速度

- 1 -  实验一：用DIS测量运动物体的位移和速度  一、 用DIS测位移和平均速度 实验目的：  研究变速直线运动物体的s-t图像，并从中求物体的位移和平均速度 实验原理：  斜面上小车从静止开始加速下滑，利用位移传感器记录小车的位移随时间变化的过程，通过DIS实验系统的专用软件，显示小车的位移随时间变化的曲线。然后选择不同的研究区域，计算相应区域的平均速度。 实验器材：  小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）。 实验装置：
    实验步骤：  1) 连接如图：将位移传感器接收端固定在侧面固定板上，放在轨道高端，连接到数据采集器的二号口（注：位移传感器不能插在一号口上）；将位移传感器发射端固定到小车上，并使之与接收端基本正对。  2)  
双击图标，打开DAS
程序，等待传感器自动连接，待
变成，传 感器就连接成功了。单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS测定位移和速度”,进入实验界面

『贰』 图甲是“用光电门测量物体瞬时 速度和加速度”的实验装置，滑块从静止 开始释放，通过距离s到达光电门时

（1）极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则
滑块经过光电门时的速度表达式v=

『叁』 要想比较精确地测量物体运动的瞬时速度，应该采用什么器材什么方法

实验原理n 平均速度和瞬时速度的测量做直线运动的物体在 时间内的位移为，则物体在时间内的平均速度为 (1)当时，平均速度趋近于一个极限，即物体在该点的瞬时速度。我们用来表示瞬时速度， (2)实验上直接用上式测量某点的瞬时速度是很困难的，一般在一定误差范围内，用极短的内的平均速度代替瞬时速度。n 匀速直线运动若滑块受一恒力，它将做匀变速直线运动，可采用在导轨一端加一滑轮，通过滑轮旋一重物在滑块上，也可以把气垫导轨一端垫高成一斜面来实现。采用前者可改变外力，不但可测得加速度，还可以验证牛顿第二定律。采用后者，因在测量过程中受外界干扰较小，测量误差较小，在测量加速度的基础上，还可以测量当地的重力加速度。匀变速运动方程如下： (3) (4) (5)在斜面上物体从同一位置由静止开始下滑，若测得不同位置处的速度为相应的时间为 以为横坐标，为纵坐标作图，如果图线是一条直线，证明物体作匀加速直线运动，图线的斜率为加速度,截距为。同样把对应处的测出，作图和图，若图线是直线，则物体作匀加速直线运动，斜率分别为和，截距分别为和。n 重力加速度的测定如图4.1.1-1所时，h为垫块的高度，L为斜面长，滑块沿斜面下滑的加速度为 (6) (7)n 验证牛顿第二定律设运动物体的总质量为，作用力为，假设其他耗散力如摩擦力、空气阻力、气垫粘滞力可忽略不计，这时牛顿第二定律可表示为 (8)若保持不变，改变，应为一常量，即增大，同时增大；减小，同时减小。若保持不变，改变，则应为一常量，即增加，即减小。因此，只要在实验中满足上述条件，即可验证牛顿第二定律。 答案补充 实验内容n 匀变速运动中速度与加速度得测量 答案补充 l 先将气垫导轨调平，然后在一端单脚螺丝下置一垫块，使导轨成一斜面。l 在滑块上装上U型挡光片，在导轨上置好光电门，打开计时装置。l 使滑块从距光电门处自然下滑，做初速度为零的匀加速运动，记下挡光时间 ，重复三次。l 改变s，重复上述测量。l 测量，垫块高h及斜面长L。l 用最小二乘法对进行直线拟合，并求出的标准误差。l 用坐标纸作曲线，求，与最小二乘法所得结果进行比较，并计算g。n 验证牛顿第二定律将垫块取出，时导轨处于水平状态。用细线将砝码盘通过滑轮与滑块相连。若滑块质量为，砝码盘和盘中砝码的质量为，滑轮等效质量（约为0.30g），砝码盘、盘中砝码和滑块上的砝码的总质量为，则此时牛顿第二定律方程为 (9) 答案补充 改变，使分别为2.00g,4.00g,6.00g,8.00g,10.00g时（每次剩余砝码要放在滑块上），测量在不同力的作用下，通过光电门的瞬时速度，再由，求出。作曲线，由斜率求出物体的总质量。 设计性内容 n 利用斜面验证牛顿第二定律。F不变，改变m，应怎样做？m不变，改变F又该怎样做？ 实验重点n 掌握利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度及当地的重力加速度。n 通过物体沿斜面的自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律。实验中如何满足运动物体的总质量不变，此时改变作用力F,F/a 为一常量。

『肆』 如何测量物体的运动轨迹和运动速度

在物体上装个发射信号的装置，然后有四个不在同一平面上的接收站，那么就可以实时的检测到物体的位置，通过位置的改变，即可知道物体的运动状态，也就是说可以知道运动的轨迹及速度。
陀螺仪不能实现上诉功能，陀螺仪是一种多方位的重力感应，是拿来玩游戏的，比如赛车的游戏，向前倾斜表示减速，向后减速，左右则是左右拐弯。
iphone有gps功能，也就是全球定位功能，是利用卫星来定位的，精度的话根据所处的位置以及云层都会有不同的误差，而误差范围会在google地图上以一个蓝色的圈圈范围来表示。

『伍』 要测量两个物体的下落速度需要的测量工具有

（1）为了比较纸锥下落的快慢，可以把两个纸锥拿到同一高度同时释放，测出它们落地的运动时间，通过比较相同路程所用的时间比较运动的快慢， 或者让它们同时下落，测出通过相同路程的运动时间，通过比较相同路程的运动时间，比较它们运动的快慢； （2）如果要测量两个纸锥的速度，需要用刻度尺测出纸锥的路程，用秒表测出纸锥的运动时间； （3）纸锥在下落过程中可能偏离竖直线运动，它的实际运动路程s比实际测量的高度大一些， 即测量的高度比实际路程小，由速度公式可知，速度的测量值偏小； 实验数据记录表格如下表所示． 故答案为：通过相同路程所用的时间（或相同时间内通过的路程）； 刻度尺、秒表；偏小． 物体 下落高度s/m 下落时间t/s 速度v/（m/s） 大纸锥 小纸锥

『陆』 如图是“用光电门测量物体瞬时 速度和加速度”的实验装置，滑块从静止 开始释放，通过距离s到达光电门时

极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则滑块经过光电门时的速度表达式为：v=

『柒』 测量物体的平均速度的实验器材有

某段时间内；一段时间；刻度尺和计时器

『捌』 在实验室测量平均速度的实验中 , 使用的主要测量工具是什么和什么

在实验室测量平均速度的实验中 , 使用的主要测量工具是米尺和秒表。
米尺测量物体运动的距离，秒表用来测量时间。
平均速度为运动的距离除以所需时间。
一般情况下采用的方法一是单位时间内的物体运动的距离；二是物体运动固定距离所需的时间。

『玖』 （1）图1是“测量水平运动物体所受的滑动摩擦力”的实验装置图；实验时在水平桌面上用弹簧测力计水平向左

（1）用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块，使其作匀速直线运动，所以拉力和摩擦回力是答一对平衡力，摩擦力大小等于拉力．
由图知，测力计的分度值为0.1N，所以其示数为2.8N．由二力平衡条件得，摩擦力也为2.8N．
（2）①李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”，所以需控制压力大小这个变量，改变接触面的粗糙程度，甲丙两图中压力相同，接触面的粗糙程度不同，所以应选择甲丙两图进行实验．
②根据表格中数据进行描点，并用平滑的曲线连接起来．如图所示：

由图象知，接触面的粗糙程度相同，摩擦力与压力大小成正比．
故答案为：（1）二力平衡；2.8；（2）①甲、丙；②见上图；成正比；