虚拟实验台 · 匀变速直线运动

纸带测加速度实验室

纸带上的点不是装饰。把相邻、相等时间内的位移读出来,看看它们的差,会有一条规律自己浮出来。

Δx = aT²

看纸带,再读取数据

选择一组纸带:

观察

取点相邻计数点之间必须对应相同的时间间隔。只要这个前提不变,点距的变化才有可比性。

把五段位移填进来

这里的 x₁、x₂……都是相邻计数点之间的位移,单位填厘米。

先从纸带刻度读取五段位移。可以保留一位小数。

让相邻位移差说话

从纸带到加速度

若纸带做匀变速直线运动,连续相等时间内的位移差近似相等。用相邻两段的位移差即可求加速度。

  1. 先算若干个 Δx = x₂ − x₁,x₃ − x₂,……
  2. 把这些差作平均,先把厘米换成米。
  3. 再代入 a = Δx / T²,其中 T 是相邻计数点的时间间隔。

换一种看法:速度—时间图像

每一段位移除以 T,可以得到这一段中点时刻附近的平均速度。匀变速运动的 v—t 图像斜率同样是加速度。

斜率为什么是 a?

加载中……

图线越陡,表示相同时间里速度增加得越快。它和纸带法中的“相邻位移差更大”描述的是同一个加速过程。

为什么点距递增?

每一段都用同样长的时间。后面位移更大,说明速度在增大;若相邻位移差又近似相等,说明加速度近似不变。

模糊点怎么处理?

不必执着于每一个小点。选择清晰的计数点,并尽量拉开取点间隔,能减小一次读数误差对结果的影响。

两种方法如何互相核对?

纸带法用 Δx / T²,图像法用 Δv / Δt。它们都在寻找“速度随时间增加得有多快”。结果接近时,测量更可信。