(仪器说明见附录)速度和加速度测量VIP专享VIP免费

实验3 速度和加速度的测量 速度和加速度是描述物体运动状态的基本参量，实验中通常需要对它们进行测定，从而去研究物体运动的规律。本实验采用光电门采集数据来测量气垫导轨上滑块运动的速度和加速度。 一、实验目的 1、学习气垫导轨和存储式计时计数测速仪的使用。 2、掌握在气垫导轨上测量平均速度、瞬时速度和加速度的方法。 二、实验原理 1、测量滑块运动的瞬时速度v 当物体做直线运动时，其瞬时速度定义为 0limtSdSvtdt  (3-1) 按照这个定义，瞬时速度实际上是不可能测量的。因为当0t时，同时有0S，测量上有困难。因此，我们只能取很小的t ，以及相应的S，用其平均速度来代替瞬时速度v ，即 Svt (3-2) 尽管用平均速度代替瞬时速度会产生一定误差，但如果物体运动速度较大而加速度又不太大时，这种误差也不会太大。 本实验运用气垫导轨对做匀速直线运动物体的速度进行测量。 气垫导轨表面上的小孔喷出的压缩空气，使导轨表面与滑块之间的摩擦力大大减小，气轨上的滑块运动几乎可以看作无摩擦的运动。当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。 在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为L 的挡光板。当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L 和遮光时间 t ，则滑块通过光电门的平均速度为 tLv (3-3) 若L 很小，则在L 范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。L 越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度。如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，测速仪上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与L 的大小无关。 2、测量滑块运动的加速度a 气垫导轨滑块Lh 垫块V, a 图3 -1 滑块下滑示意图 如图3-1所示，如果将气垫导轨的一端垫高，形成斜面，滑块将做匀变速直线运动。由于测速仪计只能从00 t时刻开始计时，则滑块的运动方程为 atVV0 (3-4) aSssaVV2)(20202 (3-5) 2021 attVS (3-6) 此时t为滑块从0s 处到s 处的运动时间，0ssS为两光电门之间的距离。由（3-5）滑块的加速度为 SVVa2202  (3-7) 实验时，使滑块由导...