(2)利用s1、s2、s3 ...可以计算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3...,如果它们在允许的误差范围内相等,则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。
(3)利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v:如
(4)利用纸带求被测物体的加速度a。具体来说又有3种方法:
①"逐差法":从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移,则
②利用任意两段相邻记数点间的位移求a:如
③利用v-t图象求a:求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度,画出如右的v-t图线,图线的斜率就是加速度a。
例4 某同学在做"测定匀变速直线运动的加速度"实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有4个点没有画出来),图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50Hz。
由这些已知数据计算:①该匀变速直线运动的加速度a=___________m/s2。②与纸带上D点相对应的瞬时速度v=__________ m/s。(答案均要求保留3位有效数字)
4.验证牛顿第二运动定律
(1)了解该实验的系统误差的来源。
①用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力。由牛顿第二定律可知,由于砂桶也在做匀加速运动,因此砂和砂桶的总重量肯定大于小车受到的实际拉力。可以推导出结论:只有在小车的总质量M远大于砂和砂桶的总质量m时,才能使该系统误差足够小。
②没有考虑摩擦阻力的作用。应该用平衡摩擦力的方法来消除这个系统误差。
(2)为研究a、F、m三者的关系,要利用"控制变量法",分别研究a与F、 a与m的关系。
(3)用图象法验证a∝F、 a∝m-1(后者必须用a-m-1图象,不能用a-m图象)
例5 一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如右图所示。下图是打出的纸带的一段。
⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_____。
⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需要测量的物理量有_______。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_________。