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、DISLab力学轨道及配套小车、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DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，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）；

图8-1 s逐渐减小时平均速度向定值的趋近

7．观察可见，随着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。

图8-2 测量数据的线性拟合

建议：

本实验亦可使用朗威DISLab教材专用软件来作，此时使用一只光电门即可。详见《用户手册》“瞬时速度的测定”实验。

发布时间：2013/1/7 上午11:34:36  阅读次数：9331