匀加速直线运动与单摆运动规律的研究

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1、中学物理实验与教学技能训练匀加速直线运动与单摆运动规律的研究实验仪器：电磁打点计时器，学生电源，节拍器，铁架台，带槽的木板，斜面木板，钢球，带底座的小旗子，米尺，长纸条；几个大小不同的的有孔小球，秒表，游标卡尺，细线若干，铁架台，计算机，计算机辅助物理实验系统等。一、利用木板斜槽和节拍器研究初速度为零的匀加速直线运动1、调制恰当的节拍，使得小球在到达底端前可以达到足够的节拍（4个节拍），手扶小球静止于斜槽上端，听到节拍器的某一声响的同时释放小球，然后跟随钢球在每次响铃时钢球所在位置放一个小旗子（包括起点）。之后重

2、复实验，调整小旗均处在节拍器响铃时的位置。2、测出各位置到起点的距离,,…，数据如表1所示：表1小旗位置数据位置点0（起点）123407.229.566.011.8计算得位移的比例是1：4.1：9.2：15.5，与理论比值1：4：9：16基本相符。3、对此部分的想法：实验中我们重复了多次以调整小旗均处在节拍器响铃时的位置，但还是不能保证位置的高度准确性；再者，节拍器每次响的时候人的反应很难准确跟上，放置小旗放不准；第一次放置比较重要，由于之后的位移的不断放大，之后的误差会越来越大；所以，本实验只能粗略的验证初速度

3、为零的匀加速直线运动的位移关系。二、用电磁打点计时器和斜面小车研究匀加速直线运动，并测定小车加速度实验所用的示意图和所得纸带如图1、2所示，数据如表2所示：图1利用电磁打点计时器和斜面小车研究匀加速直线运动第9页共9页中学物理实验与教学技能训练图2利用电磁打点计时器和斜面小车研究匀加速直线运动所得纸带表2研究匀加速直线运动所得纸带数据位置区间12345（）0.770.921.061.231.39——0.150.140.170.16()——0.42250.4950.57250.655（）平均值为3.8753.625

4、3.8754.125的推导：，，将和代入得：一、利用电磁打点计时器测重力加速度实验如图3所示，所得纸带情况与图2所示，数据如表3：图3电磁打点计时器测重力加速度表3电磁打点计时器测重力加速度数据处理位置区间1234567第9页共9页中学物理实验与教学技能训练（）0.921.281.652.062.452.863.26——0.360.370.410.390.410.4()————0.73250.92751.12751.32751.53（）平均值9.75101010.125一、利用计算机辅助实验系统探究单摆的振动规律

5、1、简谐振动的图象实验所得图像如图4：图4单摆的简谐运动图像现象：由图4可看出单摆的摆动是简谐运动。解释：因大头针与粗铜线间的电压变化对应了摆球相对平衡位置之间的处于变化中的位移，故系统所测量的电压变化曲线即可看做对摆球位移的直观描述。但因大头针在水中受到一定的阻尼，因此系统所测电压是逐渐减小的，即单摆其实做的是微小的阻尼运动。2、单摆振动的等时性验证第9页共9页中学物理实验与教学技能训练表4等时性验证数据第9页共9页中学物理实验与教学技能训练采样时间单摆周期2.60331.30173.9051.30185.20

6、681.30116.50791.30127.80911.3019.11011.300110.41021.301211.71141.301213.01261.30114.31361.30115.61461.300816.91541.301118.21651.30119.51751.300820.81831.300922.11921.300723.41991.300924.72081.300826.02161.300527.32211.300428.62251.3006根据表4的数据作出等时性验证的图像如图5：由表4

7、的数据和图5可以验证单摆振动的等时性。解释：，单摆的周期只与其摆长有关，与振幅、摆球质量等其它因素无关，实验中摆长基本稳定，所以单摆的周期基本不变。第9页共9页中学物理实验与教学技能训练1、探究单摆的振动周期与哪些因素有关实验数据如表5所示：由表5所示数据可验证单摆的周期只与其摆长有关，与振幅、摆球质量无关，即单摆周期公式（为摆长，为重力加速度）中，同一地点的只和有关。第9页共9页中学物理实验与教学技能训练表5改变单摆的摆长、振幅、摆球质量后分别与先前对比第9页共9页中学物理实验与教学技能训练周期原始值改变摆长后

8、1.30172.34121.30182.34211.30112.34151.30122.33961.3012.3421.30012.34031.30122.33971.30122.33991.3012.33951.3012.33911.30082.33891.30112.33871.3012.33871.30082.33831.30092.33771.30072.3377