用DIS研究变速直线运动

实验目的

用位移传感器研究小车的变速直线运动，由图线判断运动性质并求加速度。

实验原理

位移传感器通过发射和接收脉冲测量小车与接收器之间的距离，软件按时间间隔得到位移 s 与时间 t 的数据，并由 v=Δs/Δt 算出各时刻的速度。若 v-t 图线是一条倾斜直线，说明物体做匀变速直线运动，直线的斜率等于加速度 a=Δv/Δt。

实验器材

• 位移传感器（发射器和接收器）
• 数据采集器
• 装有 DIS 软件的计算机
• 小车
• 带刻度的轨道
• 垫块或支架（用于垫高轨道一端）

实验步骤

1. 把轨道一端垫高，使轨道成为斜面
2. 在小车上固定发射器，在轨道顶端固定接收器
3. 用数据采集器连接传感器和计算机，打开软件
4. 点击开始记录，释放小车，小车下滑后停止记录
5. 观察 s-t 图线和 v-t 图线，判断运动性质
6. 在 v-t 图线的直线段取两点，计算加速度
7. 改变斜面倾角，重复实验并比较

实验现象与结论

s-t 图线是向上弯曲的曲线，v-t 图线近似为一条向上倾斜的直线，说明小车沿斜面下滑近似做匀加速直线运动。斜面倾角增大时，v-t 图线斜率变大，说明加速度变大。

注意事项

• 小车下滑前，在轨道末端设置挡板
• 轨道垫高要稳固，防止滑落
• 传感器和数据线轻拿轻放

常见问题

为什么测得的 v-t 图线不是严格的直线？

存在摩擦、空气阻力和测量误差，起始和末尾数据也不稳定。取中间平稳的一段做拟合更可靠。

如何由图线求加速度？

在 v-t 图线的直线段取两点，用 a=Δv/Δt 计算，或让软件对直线拟合后读出斜率。