如何用速度测量器准确地进行落体实验?

实验内容

用速度测量器可方便而准确地测量出运动物体的速度。也可简单地定量地作出落体运动、抛物运动实验。事先先让学生预测结果,之后再进行实验的话,就会如同做游戏般的轻松有趣。

所需材料

速度测量器、小球(玻璃球、铁球等)、L型轨道或透明的塑料管(根据实际需要)、水平抛物台(可用电线盒罩自己制作)、C型台钳、实验室用椅子、直尺、铅坠、塑料瓶、透明胶带。

注意事项

如果球撞在速度测量器上,就会损坏测量器,所以球的运动线路要采取合适方法(如用轨道、管子等)来引导球运动。

实验方法和要点

【自由落体】(适用于初中生)

1.把测速器用透明胶带固定在黑板或桌子的一头(如右图)。如果在黑板上用的话,用带磁铁的测速器就更方便了。

落体实验

2.为避免球碰撞到测速器,要用轨道或管子做球的滚动路线,调整高度,使球静静地落下。

3.调查落下距离h和速度的关系。

【平抛】(适用于高中生)

1.按照下面的图示,把测速器跨在轨道上,放置在水平抛物台的一端,用透明胶带固定住。

2.把椅子放到实验桌上,在椅子上放水平抛物台,用C型台钳固定。

3.在水平抛物台的末端挂上铅坠,在正下方的位置做出标记。

4.从水平抛物台发射球。落下点用直线和3的标记处连接。

落体实验

5.用直尺测量从桌面到轨道顶部的高度h

6.用公式求出在高度h的空间上的停留时间tt=\(\sqrt {\frac{{2h}}{g}} \)(g=9.8m/s2)。

7.把玻璃球放在发射台的轨道上,平稳地松手。读出测速器显示的初始速度v0

8.用Lv0t计算水平走的距离,并预测落在桌面上的位置,在此位置上放置塑料瓶盖,用手指固定住。

9.从与7同样的高度静静地释放球,看球是否能击中预测位置上的塑料瓶。窍门是把塑料瓶盖斜着安置。如果放的位置对,就会命中。(注)测量距离L,然后与计算值进行比较,那么,上面的实验一定会非常有趣。

10.改变球的释放位置H,轨道的倾斜角,椅子的高度h等进行同样实验,比较实验结果。

通过有切身体会的落体实验测量重力加速度g

在空气中。同时让纸片、乒乓球、小石子、金属球、测速球从课桌上自由落下。纸片是最后落地的。把纸团成纸球落下进行比较的话,几乎与其他物品是同时着地。在这个实验中,几乎所有的学生在开始时,就知道除纸片以外,其他物体都可以忽视空气阻力的影响。

接下来从教学楼的3层做落体实验。让学生都集中在校园空地上观察。不包括纸片的其他物体同时放落,除纸团和乒乓球落下的慢些外,其他物体几乎同时着地。如果是教学楼那种高度,测速球受到的空气阻力极小,可以用来测量落下的时间。

把1个班分成数个小组,发给每个小组l根测量高度的绳子(每米处都有记号)和1测速球。让学生注意不要影响到别的班上课,从校园内的各种高度放落下测速球。每种高度都重复做2~3次,测量每次落下所需时间。以1/100[s]为单位记录数据并计算平均值。如果从教学楼的高处伸出手去放落下球的话,要让学生注意安全。告诉负责放落球同学不要把身体伸出窗外。将负责放落球的同学集中起来,练习测速球的使用方法后,再开始实验。

在3层的教学楼进行实验时,从高处放落的时间要在1秒以上,下落的方法和着地时的冲击的临场感觉在教室中是无法感受到的。

要注意从手中放落的方法不同,会导致实验结果有很大的不同。室外实验时间约30分钟。

某组实测值(取平均值,有效3位数)
高度h/m 1.0 2.0 4.0 5.0 9.0 10.0
时间t/s 0.45 0.64 0.91 1.02 1.37 1.43
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发布时间:2014/11/17 22:03:00  阅读次数:5626

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