段时间内平均速度为==v0+at,而该段时间中间时刻的速度为=v0+a()=v0+at,可见=。
计算示例:如图所示,已知小车做匀变速直线运动,求打下第n个点时纸带的瞬时速度。由于从第(n-1)个点到第(n+1)个点这段时间的中间时刻恰为打下第n个点的时刻。根据上面的证明可得:打下第n个点时的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即vn=或。
2.用逐差法求小车加速度
如图所示,根据测量的相邻的计数点间的间隔s1、s2、s3、...和相邻计数点间的相隔时间T=0.02n s(n为两计数点间的间隔数),求小车的加速度,这种作法叫逐差法。逐差法是这样处理数据的:
s4-s1=(s4-s3)+(s3-s2)+(s2-s1)=3aT2,同理有s5-s2=s6-s3=s4-s1=3aT2,求出a1=,a2=,a3=,再算出a1、a2、a3的平均值,这就是我们所求的匀变速直线运动的加速度。
3.判断小车是否做匀变速直线运动
根据纸带上任意两个连续点间距离之差是否相等,就可以判断小车是否做匀变速直线运动。
下面作一简要论证。
如图所示,A、B、C是纸带上任意选取的三个连续计数点。设计数点间对应的时间间隔为T,s1、s2则为小车在两个连续的相等时间T内通过的距离。
如果小车的运动是加速度为a的匀变速直线运动,
那么s1=vAT+aT2,s2=vBT+aT2,
则s2-s1=(vB-vA)T①
而由匀变速直线运动速度规律可得vB=vA+aT
因此s2-s1=(vB-vA)T=aT2②
即Δs=s2-s1=aT2③
时间T是一个恒量,如果小车做匀变速直线运动,它的加速度a也是一个恒量,因此Δs=s2-s1必然是一个恒量。由于A、B、C三个连续计数点是在纸带上任意选取的,所以只要小车做匀变速直线运动,纸带上任意两个连续的计数点间距离之差就一定相等,即Δs=s2-s1=aT2就一定成立,否则就不是匀变速直线运动。
【例2】用一端装有定滑轮的长木板,小车、打点计时器(频率为50 Hz)、钩码、纸带