瞬时加速度力学实验中“三种测量瞬时速度方法”的对比分析( 二 ) _瞬时速度

挡光片的宽度用螺旋测微器测得,结果如图3 所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4 所示。由图可知，
(1)挡光片的宽度为 _____mm；
(2)圈盘的直径为 _____cm
(3)若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms ，则圆盘转动的角速度为 ____弧度/秒（保留3 位有效数字）。
[答案] (1)10.243 (2)24.220 (3)1.69
[解析] 本题用光电计时器测量转动圆盘边缘的线速度。由图3螺旋测微器可读出挡光片的宽度d=10.243mm；由图4游标卡尺可读出圆盘直径D=24.220cm 。根据光电计时器测速原理，圆盘转动的线速度为
。由圆周运动规律
，得
。
二. 用打点计时器测瞬时速度
根据物体运动规律可知，做匀速直线运动的物体，瞬时速度等于任意一段时间内的平均速度；做匀变速直线运动的物体，在某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。因此，这两种特殊运动的瞬时速度的测量都可转化为平均速度的测量。
高中物理必修1（教科版）第11页的“利用打点计时器测量平均速度”就是这个原理来测量瞬时速度。打点计时器打下的纸带上的点迹记录了做直线运动物体的位置和时间信息，通过对纸带上点迹的分析，可测知物体运动的位移和时间，进而求出物体在某一位置的瞬时速度。
例3为了探究动能定理，现提供如图1所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50 Hz)：
(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？_________________________ 。
(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W 。
(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图2所示是其中四次实验打出的部分纸带。

(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表.
次数
1
2
3
4
橡皮筋对小车做的功
W
小车速度
从表中数据可得出结论：__________________________.
[答案] (1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑。(4)由表中数据可得出结论：橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比．
次数
1
2
3
4
橡皮筋对小车做功
W
2W
3W
4W

小车速度
1.0
1.415
1.73
2.0
1.0
2.0
3.0
4.0
[解析] 本题用打点计时器测橡皮筋恢复原长后小车做匀速直线运动时的速度。打点计时器的打点时间间隔为
，由
可得四次实验测得小车的速度分别为
；
；
；
。从而可求出
数值填入表中。分析表中数据可知橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比。
例4．[验证机械能守恒]
用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”．

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