實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證牛頓第一定律
滑塊在水平的氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),如果加速度為零,即可得出滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)論,從而驗(yàn)證牛頓第一定律.但實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往顯示滑塊做的并不是勻速運(yùn)動(dòng),而是減速運(yùn)動(dòng).這是因?yàn)榛瑝K在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí),盡管有氣墊的漂浮作用,但導(dǎo)軌與空氣對(duì)滑塊的阻力還是無法完全避免的.當(dāng)導(dǎo)軌的一端墊高而斜置時(shí),滑塊的下滑力明顯大于上述兩種阻力,因此可以采用外推的方法來得到所需要的結(jié)論.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.
如果滑塊上的擋光片寬度為d,通過1、2兩個(gè)光電門時(shí)的擋光時(shí)間分別為t
1和t
2,那么滑塊通過兩個(gè)光電門時(shí)的速度分別為
v1=、
v2=,測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的距離s,即可求出滑塊的加速度
a=,從圖中可看出,滑塊的加速度
a=gsinα=g,所以當(dāng)L不變時(shí),a正比于h.改變h,測(cè)得一系列不同的a,然后作出a-h圖線.如果a-h直線外推過原點(diǎn),就是說當(dāng)h=0時(shí),a=0,即驗(yàn)證了牛頓第一定律. 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意,h不能調(diào)得太。?yàn)閔太小時(shí),前面所說的導(dǎo)軌阻力和空氣阻力將表現(xiàn)得明顯起來.
(實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論)某次實(shí)驗(yàn)中s=75.0cm,d=1.00cm.每個(gè)h高度做三次實(shí)驗(yàn),毫秒計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)如下(單位為10
-4s):
序號(hào) |
墊高h(yuǎn)(cm) |
第一次[ |
第二次[ |
第三次[] |
t1 |
t2 |
t1 |
t2 |
t1 |
t2 |
1 |
6.00 |
279 |
113 |
241 |
110 |
253 |
111 |
2 |
5.50 |
259 |
116 |
262 |
116 |
244 |
114 |
3 |
5.00 |
260 |
120 |
257 |
119 |
262 |
121 |
4 |
4.50 |
311 |
130 |
291 |
128 |
272 |
125 |
5 |
4.00 |
294 |
136 |
330 |
137 |
286 |
134 |
6 |
3.50 |
316 |
144 |
345 |
147 |
355 |
148 |
7 |
3.00 |
358 |
157 |
347 |
156 |
372 |
159 |
計(jì)算出來的加速度(單位m/s
2)如下表:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
a1 |
0.436 |
0.396 |
① |
0.326 |
0.283 |
0.255 |
0.218 |
a2 |
0.437 |
0.398 |
0.370 |
0.328 |
0.294 |
0.253 |
0.219 |
a3 |
0.437 |
0.401 |
0.358 |
0.337 |
0.290 |
0.251 |
0.217 |
a |
0.437 |
0.398 |
② |
0.330 |
0.289 |
0.253 |
0.218 |
(1)填寫表格中的數(shù)據(jù):
①
0.364
0.364
;②
0.364
0.364
;
(2)在直角坐標(biāo)系中作出a-h圖線.
(3)結(jié)論:
當(dāng)h=0時(shí),a=0
當(dāng)h=0時(shí),a=0
; 理由:
圖線是一條過原點(diǎn)的直線
圖線是一條過原點(diǎn)的直線
.