用斜面研究匀变速直线运动

【目的和要求】

　　学习运用位移与时间的比例关系研究匀变速直线运动，并求出物体的加速度。

【实验原理】

　　如果物体做初速为零的匀变速直线运动，则其位移随时间变化的规律是S＝（1／2）at²，即位移与时间的平方成正比。如果实验测得在误差范围内比值S／t²为一恒量，即证明了运 动是匀变速的，且这个比值就是加速度大小的一半。

【仪器和器材】

　　两米以上的长槽板，光滑球（直径1－4厘米均可），木块4－5块，停表，直尺。

【实验方法】

　　1．在桌面（或地面）上用木块把槽板垫成斜面（为什么中间要垫1－2块？）。在与槽板长度相同的纸条上画出16条以上的、十分清晰的等分线，再把纸条贴在槽板侧面上。如图2．15所示。

　　2．用挡板1（木块）把球挡在槽板的第1格上，挡板与球接触的面与第一条等分线相齐。把挡板2放在斜面上距球几个“单位”长处，其左侧与等分线相齐。在下表中记下此单位长数目。

　　3．将球从静止放开，并同时发出开始计时的信号。放开球的操作是：用手把挡板1沿斜面向下方突然迅速撤去；计时信号是：“倒数”3、2、1、放！计时者听到“放”字 开始计时（开动停表），在听和看到球碰到挡板2时停止计时（止动停表）。重复操作8－10次，求出各次记录时间的平均值作为球的运动时间，记入表内。

　　4．将挡板2依次下移2－3个“单位”长，重复步骤3的操作，再取几组关于S和t的数据，直至挡板2移至最下端为止。

　　5．求出各次实验的S／t²的比值，看它们在实验误差范围内是否相等。如相等，则运动是匀加速的。求出各次实验S／t²的平均值，再乘以2，即得此匀变速运动的加速度。

【注意事项】

　　1．时间测量误差是本实验最主要的误差来源，正确进行时间测量是实验成败的关键之一。要力求计时与球的运动同步，并对同一位移，多测几次时间，求平均值，如有可能，可几个人同时进行时间测定，效果更好。

　　2．实验关键之二是保证斜槽内口两侧棱的直线度，其光滑程度力求接近（可用砂纸打磨一下）；所用斜槽越长，下面垫的木块数相应要越多。

　　3．长槽板可用两根平行的光滑圆棒代替，两端插入支架中以保证平行。

【思考题】

　　1．为什么第一次实验是取几个“单位长”作为球的位移？取五个单位长作位移有什么不好？你所测的结果中哪一个结果可能最不精确？

　　2．你认为斜槽与水平面的倾角是大些好？还是小些好？为什么？

　　3．你认为小球是重些好？还是轻些好？球的直径的大小会对测量产生影响吗？

　　4．如果运动是匀变速的，则S－t²图线是哪种图线？试绘出此图线，由图线求出匀变速运动的加速度。