用斜面研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

　　【目的和要求】

　　學(xué)習(xí)運(yùn)用位移與時(shí)間的比例關(guān)系研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，并求出物體的加速度。

　　【實(shí)驗(yàn)原理】

　　如果物體做初速為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則其位移隨時(shí)間變化的規(guī)律是S＝（1／2）at2，即位移與時(shí)間的平方成正比。如果實(shí)驗(yàn)測得在誤差范圍內(nèi)比值S／t2為一恒量，即證明了運(yùn)動(dòng)是勻變速的，且這個(gè)比值就是加速度大小的一半。

　　【儀器和器材】

　　兩米以上的長槽板，光滑球（直徑1－4厘米均可），木塊4－5塊，停表，直尺。

　　【實(shí)驗(yàn)方法】

　　1．在桌面（或地面）上用木塊把槽板墊成斜面（為什么中間要墊1－2塊？）。在與槽板長度相同的紙條上畫出16條以上的、十分清晰的等分線，再把紙條貼在槽板側(cè)面上。

　　2．用擋板1（木塊）把球擋在槽板的第1格上，擋板與球接觸的面與第一條等分線相齊。把擋板2放在斜面上距球幾個(gè)“單位”長處，其左側(cè)與等分線相齊。在下表中記下此單位長數(shù)目。

　　3．將球從靜止放開，并同時(shí)發(fā)出開始計(jì)時(shí)的信號(hào)。放開球的操作是：用手把擋板1沿斜面向下方突然迅速撤去；計(jì)時(shí)信號(hào)是：“倒數(shù)”3、2、1、放！計(jì)時(shí)者聽到“放”字開始計(jì)時(shí)（開動(dòng)停表），在聽和看到球碰到擋板2時(shí)停止計(jì)時(shí)（止動(dòng)停表）。重復(fù)操作8－10次，求出各次記錄時(shí)間的平均值作為球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，記入表內(nèi)。

　　4．將擋板2依次下移2－3個(gè)“單位”長，重復(fù)步驟3的操作，再取幾組關(guān)于S和t的數(shù)據(jù)，直至擋板2移至最下端為止。

　　5．求出各次實(shí)驗(yàn)的S／t2的比值，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)是否相等。如相等，則運(yùn)動(dòng)是勻加速的。求出各次實(shí)驗(yàn)S／t2的平均值，再乘以2，即得此勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度。

　　【注意事項(xiàng)】

　　1．時(shí)間測量誤差是本實(shí)驗(yàn)最主要的誤差來源，正確進(jìn)行時(shí)間測量是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵之一。要力求計(jì)時(shí)與球的運(yùn)動(dòng)同步，并對(duì)同一位移，多測幾次時(shí)間，求平均值，如有可能，可幾個(gè)人同時(shí)進(jìn)行時(shí)間測定，效果更好。

　　2．實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵之二是保證斜槽內(nèi)口兩側(cè)棱的直線度，其光滑程度力求接近（可用砂紙打磨一下）；所用斜槽越長，下面墊的木塊數(shù)相應(yīng)要越多。

　　3．長槽板可用兩根平行的光滑圓棒代替，兩端插入支架中以保證平行。

　　【思考題】

　　1．為什么第一次實(shí)驗(yàn)是取幾個(gè)“單位長”作為球的位移？取五個(gè)單位長作位移有什么不好？你所測的結(jié)果中哪一個(gè)結(jié)果可能最不精確？

　　2．你認(rèn)為斜槽與水平面的傾角是大些好？還是小些好？為什么？

　　3．你認(rèn)為小球是重些好？還是輕些好？球的直徑的大小會(huì)對(duì)測量產(chǎn)生影響嗎？

　　4．如果運(yùn)動(dòng)是勻變速的，則S－t2圖線是哪種圖線？試?yán)L出此圖線，由圖線求出勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度。