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*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.