实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度
一、实验目的
1．练习正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点测瞬时速度。
2．研究物体做匀变速直线运动的规律，会利用纸带计算匀变速直线运动的加速度。
二、实验原理
1．打点计时器原理
2．用“平均速度法”求速度
瞬时速度无法直接测量，因此根据极限的思想，要测量某点的瞬时速度，可通过测量对应的很短时间内的平均速度来测瞬时速度。在公式v＝中，当Δt→0时v是瞬时速度。
3．加速度的求解方法
(1)“逐差法”求加速度，然后取平均值。
(2)“图象法”求加速度，即求出多个点的速度，画出vt图象，直线的斜率即加速度。
三、实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。
四、实验步骤
1．把带有滑轮的长木板平放在实验桌上(如图所示)。
2．把打点计时器固定在长木板的一端，将纸带穿过打点计时器限位孔。
3．将小车停在靠近打点计时器的位置，用细绳一端连小车，另一端挂上适当的钩码。
4．先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动打点，小车停止运动后立即关闭电源。
5．换上新的纸带，重复实验两次。
五、数据处理
1．处理的方法
(1)根据极限思想求瞬时速度：在公式v＝中，当Δt→0时，v是瞬时速度。
(2)匀变速直线运动中利用平均速度求瞬时速度：vn＝。
(3)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质，利用逐差法求解平均加速度(如图所示)，
a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝。
(4)利用速度—时间图象求加速度，作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度。
2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动
(1)x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。
(2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。
(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n s(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)。
(4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量。这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。
六、误差分析
(1)根据纸带测量的位移有误差。
(2)电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。
(3)纸带运动时打点不稳定引起测量误差。
(4)用作图法作出的vt图象并不是一条直线。
