平均速度与瞬时速度的关系

平均速度与瞬时速度的关系 实验八 平均速度与瞬时速度的关系 ?实验目的 掌握“瞬时速度就是平均速度极限”的概念。 ?实验原理 选取物体运动过程中的某一段位移s 并测量该物体在s 内的平均速度v。如果使s 逐渐减小，则v 将逐渐趋近于某一定值，该定值(平均速度的极限)即为物体运动的瞬时速度。 ?实验器材 ?朗威DISLab、计算机、气垫导轨及配套小车、挡光片等。 ?实验装置图 同实验七。 ?实验过程与数据分析 1、使用气垫轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在气垫导轨轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道; 2、将轨道的一端调高，小车上安装宽度为0.020m 的“I”型挡光片，调整光电门的位 置使小车及挡光片能够顺利通过并挡光; 3、打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认变量为t12。定义“变量s”为两光电门传感器之间的距离; 4、点击“开始”，令小车从轨道的高端下滑，使挡光片依次通过两光电门; 5、保持靠近小车起点的光电门位置不变，逐次移动另一只光电门向其靠近，手动输入两只光电门之间的距离s，令小车从同一位置下滑，测量多次后点击“停止”; 6、点击“公式”， 选择力学公式库中的 “平均速度”，正确选 择公式变量，得出实验 结果(图8-1，单位m/s); 7、观察可见，随着 图8-1 s 逐渐减小时平均速度向定值的趋近 s 或t12 值的减小，速 度越来越趋近于某个定值，该定值即为小车通过第一只光电门时瞬时速度; 8、点击“绘图”，选取X 轴为位 移“s”，Y 轴为平均速度“v”，点 击“拟合”，选取“线性拟合”，得 拟合图线(图8-2)。由该图线的直线 方程:“y=0.2947x+0.5334”，得其 在Y轴上的截距为0.533。该截距的物 理意义即为小车通过第一只光电门时 的瞬时速度。 建议: 本实验亦可使用朗威 ?DISLab 教材专用软件来做，此 时使用一只光电门传感器只改变挡光 片的宽度即可。 图8-2 测量数据的线性拟合 实验九 加速度的测量 ?实验目的 通过测量轨道小车的加速度，加深对加速度的理解。 ?实验原理 由定义得:加速度a=(Vt-V0)/,。 ?实验器材 ?朗威DISLab、计算机、气垫导轨及配套小车、 挡光片等附件。 ?实验装置图 见图9-1。 ?实验过程与数据分析 1、将两只光电门传感器分别接入数据采集器 的第一、二通道，并将其固定在铁架台或气垫导轨 上; 图9-1 实验装置图 2、将气垫导轨的一端调高，在滑块上安装“U” 型挡光片; 3、启动气垫导轨的气源，检测并调整光电门的高度，使挡光片顺利挡光; 4、点击“光电门设置”，挡光片类型选择“U 型”; 5、打开“计算表格”窗口，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件定义此时间为t12。定义挡光片的宽度为“d”，并输入固定值0.030; 6、点击“开始”，令滑块从气轨的高端下滑，使挡光片依次通过两光电门，则挡光片通过两只光电门传感器的时间t1、t2 和经过两光电门的时间t12 会记录在表格中; 7、使滑块自气轨高端下滑，并注意每次起点均不相同，重复测量多次(注意操作中不要发生误挡光); 8、在计算表格 中分别输入代表“初 速度v0”、“末速度 vt”、“加速度a” 的自由表达式 “v1=d/t1”、 “v2=d/t2”、 “a=(v2-v1)/t12”， 图9-2 加速度测量结果 经计算得出实验结果(图9-2)。