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
、
,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
,從圖中可看出,滑塊的加速度
,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______;②______;
(2)在直角坐標(biāo)系中作出a-h圖線.
(3)結(jié)論:______; 理由:______.