【目的和要求】
学习运用位移与时间的比例关系研究匀变速直线运动,并求出物体的加速度。
【实验原理】
如果物体做初速为零的匀变速直线运动,则其位移随时间变化的规律是 S=( 1/ 2) at 2,即位移与时间的平方成正比。如果实验测得在误差范围内比值 S/ t 2为一恒量,即证明了运动是匀变速的,且这个比值就是加速度大小的一半。
【仪器和器材】
两米以上的长槽板,光滑球(直径 1- 4厘米均可),木块 4- 5块,停表,直尺。
【实验方法】
1.在桌面(或地面)上用木块把槽板垫成斜面(为什么中间要垫 1- 2块?)。在与槽板长度相同的纸条上画出 16条以上的、十分清晰的等分线,再把纸条贴在槽板侧面上。如图所示。
2.用挡板 1(木块)把球挡在槽板的第 1格上,挡板与球接触的面与第一条等分线相齐。把挡板 2放在斜面上距球几个“单位”长处,其左侧与等分线相齐。在下表中记下此单位长数目。
3.将球从静止放开,并同时发出开始计时的信号。放开球的操作是:用手把挡板 1沿斜面向下方突然迅速撤去;计时信号是:“倒数” 3、 2、 1、放!计时者听到“放”字开始计时(开动停表),在听和看到球碰到挡板 2时停止计时(止动停表)。重复操作 8- 10次,求出各次记录时间的平均值作为球的运动时间,记入表内。
4.将挡板 2依次下移 2- 3个“单位”长,重复步骤 3的操作,再取几组关于 S和 t的数据,直至挡板 2移至最下端为止。
5.求出各次实验的 S/ t 2的比值,看它们在实验误差范围内是否相等。如相等,则运动是匀加速的。求出各次实验 S/ t 2的平均值,再乘以 2,即得此匀变速运动的加速度。
【注意事项】
1.时间测量误差是本实验最主要的误差来源,正确进行时间测量是实验成败的关键之一。要力求计时与球的运动同步,并对同一位移,多测几次时间,求平均值,如有可能,可几个人同时进行时间测定,效果更好。
2.实验关键之二是保证斜槽内口两侧棱的直线度,其光滑程度力求接近(可用砂纸打磨一下);所用斜槽越长,下面垫的木块数相应要越多。
3.长槽板可用两根平行的光滑圆棒代替,两端插入支架中以保证平行。