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瞬時(shí)速度公式

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瞬時(shí)速度公式

瞬時(shí)速度公式范文第1篇

速度是矢量,有大小,有方向,速度計(jì)算用的是位移除時(shí)間。一段時(shí)間內(nèi)行駛過的里程與所用時(shí)間的比值。

速率是標(biāo)量,只有大小沒方向,計(jì)算式用路程除時(shí)間,但在公式形式上一致都是v=s/t。行駛過程中,某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。

為了精確描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢,取很短的時(shí)間段Δt,如果Δt非常非常小,就可以認(rèn)為Δx/Δt(位移比時(shí)間)表示的是物體在時(shí)刻t的速度,這個(gè)速度是瞬時(shí)速度。瞬時(shí)速度是位移與時(shí)間的比值,有方向(物體運(yùn)動(dòng)的方向),瞬時(shí)速度的大小即速率,也可以叫做瞬時(shí)速率。

(來源:文章屋網(wǎng) )

瞬時(shí)速度公式范文第2篇

關(guān)鍵詞:動(dòng)力學(xué)方程;力矩方程;動(dòng)靜法;瞬時(shí)速度中心

[中圖分類號(hào)]G42 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

利用動(dòng)力學(xué)方程求解剛體平面運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題時(shí),會(huì)用到一個(gè)力矩方程式。列寫該力矩方程式時(shí),如矩心選擇不當(dāng),往往會(huì)導(dǎo)致解題過程復(fù)雜化。筆者以選擇矩心的討論入手,探討更簡(jiǎn)單解題方案。

一、力矩方程式的形式

如圖1,A、B為動(dòng)點(diǎn), P為圖形S的瞬時(shí)速度中心,C為質(zhì)心,各點(diǎn)的矢徑如圖?,F(xiàn)討論幾種矩心選擇方案下的力矩方程式。

(一)以動(dòng)點(diǎn)A為矩心

力矩方程式為:

(1)

式中M――剛體總質(zhì)量;JA――剛體對(duì)通過A點(diǎn)并垂直

于圖形S的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ε――圖形S的角加速度。 圖1

(二)以瞬時(shí)速度中心P為矩心

若圖1所示動(dòng)點(diǎn)A與瞬時(shí)速度中心P點(diǎn)重合,即有,

由JP=JC+Mρ2,通過矢量運(yùn)算最后可得數(shù)量形式的力矩方程為:

(2)

(三) 以質(zhì)心C為矩心

若圖1所示動(dòng)點(diǎn)A與圖形的質(zhì)心C點(diǎn)重合,即有,再將(1)式中的和分別以(剛體對(duì)于過質(zhì)心C并垂直于圖形S的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)和MC(所有外力對(duì)質(zhì)心C之矩的和)代換之,即可換寫為數(shù)量形式的力矩方程: (3)

顯然,從力矩方程式等號(hào)左邊看,(3)式比(1)、(2)兩式簡(jiǎn)單。因此,在解決剛體平面運(yùn)動(dòng)力學(xué)問題時(shí)往往取質(zhì)心為矩心列寫力矩方程。

二、用動(dòng)靜法解平面運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題

用動(dòng)靜法解題時(shí),將平面圖形上的外力系與慣性力系在形式上組成平衡力系。在該剛體上虛加一個(gè)慣性力系,其中包括一個(gè)通過質(zhì)心C的力Rg和一個(gè)力偶Mg。顯然,解題時(shí)所列寫的力矩平衡方程式,其矩心O的選擇不受任何限制,因而可以根據(jù)解題的需要,選定某些未知力的交點(diǎn)為矩心,以簡(jiǎn)化解題過程。

三、解法討論

通過以上分析,將動(dòng)靜法和(3)式作比較不難看出,平面運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的求解一般以動(dòng)靜法最為簡(jiǎn)便,在求解動(dòng)力學(xué)第一類問題時(shí)動(dòng)靜法的優(yōu)越性尤為明顯。

對(duì)于動(dòng)力學(xué)第二類問題的求解,以瞬時(shí)速度中心為矩心的解法反而比動(dòng)靜法簡(jiǎn)便。這是因?yàn)槔硐爰s束情況下,約束反力的大部分甚至全部均通過瞬時(shí)速度中心,從而方程中大大減少了未知力的數(shù)量?,F(xiàn)以沿斜面向下作純滾動(dòng)的車輪(圖2)為例。

設(shè)斜面上的車輪半徑為r,重量為G,輪子質(zhì)心C偏離輪心O的距離為e,車輪對(duì)質(zhì)心C的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JC。試求車輪在圖2所示位置的角加速度ε。

解法一:取圖中瞬時(shí)速度中心P點(diǎn)為矩心。有

(4)

求導(dǎo)后,與(4)一同代入(2)式,即得

由圖2,有,整理即可求出ε 圖2

解法二:用動(dòng)靜法求解

在車輪上虛加慣性力和慣性力偶矩(圖略)列寫力矩平衡方程得:

acx和acx還需再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系求解。

結(jié)論是十分明確的:即用動(dòng)靜法解本例,由于要利用運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系求出acy和acx后,才能計(jì)算慣性力,整個(gè)解題過程比以瞬時(shí)速度中心為矩心的求法麻煩。若以質(zhì)心C為矩心的求解本例,雖然所用公式(3)從形式上看比(2)式簡(jiǎn)單,但必須應(yīng)用質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理及相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系求出acy和acx,解題過程比用動(dòng)靜法求解更繁瑣。

參考文獻(xiàn):

瞬時(shí)速度公式范文第3篇

一、用微元法解決問題的基本方法

“微元法”作為高中物理的一個(gè)重要物理思想,在被應(yīng)用于物理解題時(shí),其解題思路可概括為:選取“微元”,將瞬時(shí)變化問題轉(zhuǎn)化為平均變化問題,避開直接求瞬時(shí)變化問題的困難;再利用數(shù)學(xué)“微積分”知識(shí),將平均變化問題轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)變化問題,既完成求解問題的“轉(zhuǎn)化”,又保證所求問題性質(zhì)不變且求解更簡(jiǎn)單。即采取從對(duì)事物的極小部分(微元)分析入手,達(dá)到解決事物整體的方法。具體可分以下三個(gè)步驟進(jìn)行:①選取微元用以量化元事物或元過程;②視元事物或元過程為恒定,運(yùn)用相應(yīng)的規(guī)律給出待求量對(duì)應(yīng)的微元表達(dá)式;③在微元表達(dá)式的定義域內(nèi)施以疊加演算,進(jìn)而求得待求量。

二、“微元法”在解題中的應(yīng)用

1.極限思想在速度等概念中的應(yīng)用

在學(xué)習(xí)速度這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí),教材對(duì)瞬時(shí)速度的概念是物體在某時(shí)刻的速度,某時(shí)刻在時(shí)間軸上對(duì)應(yīng)的是一個(gè)點(diǎn),但在介紹如何求這個(gè)瞬時(shí)速度時(shí)是來自平均速度,對(duì)于平均速度只能粗略地描述運(yùn)動(dòng)的快慢。為了使描述精確些,可以把t取得小一些。物體在從t到t+t這樣一個(gè)較小的時(shí)間間隔內(nèi),運(yùn)動(dòng)快慢的差異也就小一些。t越小,運(yùn)動(dòng)的描述就越精確。如果t非常小,就可以認(rèn)為x/t表示的是物體在某時(shí)刻的速度即瞬時(shí)速度。這其實(shí)就是高中生所初步接觸到的微元法。在這里從段到點(diǎn)的轉(zhuǎn)化學(xué)生的理解只是粗略抽象的理解,我們可以認(rèn)為它叫“近似”。如果學(xué)生想這個(gè)問題時(shí)能上升一個(gè)高度,當(dāng)時(shí)間表示一個(gè)點(diǎn)的時(shí)候,t=0,x=0,x/t=?。這個(gè)問題該如何向?qū)W生解釋呢?這時(shí)我們可以向?qū)W生透露一個(gè)小小的微元法。瞬時(shí)速度V可表示為V=?。這種問題在以后所學(xué)瞬時(shí)加速度、瞬時(shí)線速度、瞬時(shí)功率、瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)都會(huì)涉及,這樣就有了一個(gè)循序漸進(jìn)的領(lǐng)會(huì)過程。

2.微元法在公式推導(dǎo)中的應(yīng)用

選取微元用以量化元事物或元過程;首先是從勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系講起,我們又利用V-T圖像觀察到位移其實(shí)是勻速直線運(yùn)動(dòng)V-T關(guān)系曲線和時(shí)間軸在這段時(shí)間內(nèi)所圍成的面。

在此基礎(chǔ)上,由于勻變速直線運(yùn)動(dòng)V-T圖像是一條傾斜的直線。我們把物體的運(yùn)動(dòng)分為n段,每小段起始時(shí)刻的瞬時(shí)速度由相應(yīng)的縱坐標(biāo)表示。我們以每小段起始時(shí)刻的速度乘以時(shí)間t/n近似地當(dāng)做各小段中物體的位移,各段位移可以用一個(gè)又窄又高的小矩形的面積代表。這n個(gè)小矩形的面積之和近似地代表物體在整個(gè)過程中的位移。當(dāng)n取得非常非常大時(shí),許多小矩形面積之和就能準(zhǔn)確地代表物體的位移了。到了這里我們發(fā)現(xiàn)極限思想得到進(jìn)一步的應(yīng)用。這一點(diǎn)很像魏晉時(shí)期的中國(guó)數(shù)學(xué)家劉徽的“割圓術(shù)”。用這種方法了解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系我認(rèn)為是最好的辦法。

3.微元法在變力做功知識(shí)中的應(yīng)用

勻變速直線運(yùn)動(dòng)中位移和時(shí)間的關(guān)系的推導(dǎo)方法可以應(yīng)用到彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式的探究。課本上采用的辦法是模仿勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系的處理辦法。首先,對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)來說X=Vt是求位移的公式。但速度是變化的4.微元法在伽利略實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

瞬時(shí)速度公式范文第4篇

一、突出概念的本質(zhì)

舊教材就這一塊的編排首先從極限的概念開始學(xué)習(xí),即從數(shù)列數(shù)列的極限函數(shù)的極限導(dǎo)數(shù),把導(dǎo)數(shù)作為一種特殊的極限來處理,這種概念的建立方式具有嚴(yán)密的邏輯性和系統(tǒng)性,但也產(chǎn)生了一些問題:由于高中學(xué)生的認(rèn)知水平?jīng)Q定了他(她)們很難理解極限的形式化定義,于是形式化的極限概念就變成了學(xué)生這一塊學(xué)習(xí)的障礙,嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)導(dǎo)數(shù)思想及其本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和理解。新教材通過對(duì)大量實(shí)例的分析,經(jīng)歷由平均變化率過渡到瞬時(shí)變化率,讓學(xué)生了解導(dǎo)數(shù)概念的實(shí)際背景,知道瞬時(shí)變化率就是導(dǎo)數(shù),體會(huì)導(dǎo)數(shù)的思想及其內(nèi)涵。

教材首先從學(xué)生熟悉的甚至好多學(xué)生親身經(jīng)歷的吹氣球問題入手,討論氣球的平均膨脹率,接著又討論高臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)問題:假設(shè)運(yùn)動(dòng)員相對(duì)于水面的高度(單位:m)與起跳后的時(shí)間(單位:s)存在函數(shù)關(guān)系h(t),考察該運(yùn)動(dòng)員從騰空起跳到入水的過程中的運(yùn)動(dòng)情況。通過研究該運(yùn)動(dòng)員在不同時(shí)間段上的運(yùn)動(dòng)情況,使學(xué)生經(jīng)歷由平均速度過渡到瞬時(shí)速度的過程,認(rèn)識(shí)到由平均速度過渡到瞬時(shí)速度的必要性和必然性,求出瞬時(shí)速度,為抽象出導(dǎo)數(shù)的概念做鋪墊。在計(jì)算 t=2時(shí)的速度(即瞬時(shí)速度)時(shí),通過列表計(jì)算學(xué)生即可清楚的看出t趨向于0時(shí),平均速度v趨向于一個(gè)常數(shù)-13.1,這個(gè)常數(shù)就是運(yùn)動(dòng)員在t=2時(shí)的瞬時(shí)速度。盡管新教材沒有專門介紹極限的相關(guān)知識(shí),但通過列表計(jì)算學(xué)生很容易把握函數(shù)的變化趨勢(shì),此時(shí)又通過課本邊框注釋說明“我們稱確定值-13.1是當(dāng)t趨向于0時(shí)的極限”,實(shí)時(shí)恰當(dāng)?shù)匾鰳O限這一概念,非常符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平和認(rèn)知特點(diǎn)。采用這種歸納推理,通過一般化的過程,得出一般的函數(shù) 由平均變化率過渡到瞬時(shí)變化率,水到渠成的推出導(dǎo)數(shù)的概念。

這種引入導(dǎo)數(shù)的方式,不在極限的形式上做任何的交代,直接從實(shí)例出發(fā),提供給學(xué)生一個(gè)形象直觀的背景支持,使學(xué)生認(rèn)識(shí)導(dǎo)數(shù)的物理意義和幾何意義,對(duì)于學(xué)生正確理解概念、建立概念的抽象定義起到很好的銜接和過渡的作用,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到導(dǎo)數(shù)就是瞬時(shí)變化率,有助于學(xué)生對(duì)導(dǎo)數(shù)概念本質(zhì)的理解,避免了過多的極限知識(shí)沖淡或干擾對(duì)導(dǎo)數(shù)概念本質(zhì)的理解,避免了引入極限后再介紹導(dǎo)數(shù)時(shí)給學(xué)生的一種錯(cuò)覺。這種用形象直觀的“逼近”方法定義導(dǎo)數(shù),其一是避免了學(xué)生認(rèn)知水平和知識(shí)學(xué)習(xí)間的矛盾;其二是讓學(xué)生把更多的精力放在對(duì)導(dǎo)數(shù)概念本質(zhì)的理解上;其三是學(xué)生對(duì)逼近思想有了豐富的直觀基礎(chǔ)和一定的理解,有利于在后續(xù)學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)極限的嚴(yán)格定義。

二.注重導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用

在以往微積分的教學(xué)中,更多的是要求學(xué)生會(huì)用公式和法則進(jìn)行計(jì)算,對(duì)計(jì)算的要求很高,而忽視了導(dǎo)數(shù)作為數(shù)學(xué)思想、方法的工具性作用。新教材的處理淡化了計(jì)算,教學(xué)目標(biāo)要求明確了用定義求常見函數(shù)(y=c,y=x,y=x2,y=,y=x)的導(dǎo)數(shù);能直接用基本初等函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式及運(yùn)算法則求簡(jiǎn)單函數(shù)的導(dǎo)數(shù);對(duì)復(fù)合函數(shù)僅限于求形如f(ax+b)的導(dǎo)數(shù),在教學(xué)參考3上還明確指出“對(duì)導(dǎo)數(shù)的計(jì)算要避免過量的形式化運(yùn)算練習(xí)”,特別加強(qiáng)了導(dǎo)數(shù)在研究事物的變化率、變化的快慢,研究函數(shù)的基本性質(zhì)和在解決利潤(rùn)最大、用料最省、效率最高等優(yōu)化問題中的應(yīng)用,并通過與初等方法的比較,讓學(xué)生感受和體會(huì)導(dǎo)數(shù)在處理上述問題中的一般性和有效性。

關(guān)于導(dǎo)數(shù)的計(jì)算,有兩種方法:一是利用導(dǎo)數(shù)的定義計(jì)算函數(shù)的導(dǎo)數(shù),二是用基本初等函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式和四則運(yùn)算法則計(jì)算函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。由于沒有系統(tǒng)的極限知識(shí),所以教材只要求學(xué)生會(huì)計(jì)算五個(gè)函數(shù)的導(dǎo)數(shù),目的在于讓學(xué)生感受用定義求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的過程,進(jìn)一步理解導(dǎo)數(shù);第二種方法是直接利用教材中給出的導(dǎo)數(shù)公式和運(yùn)算法則,并沒有進(jìn)行公式的推導(dǎo),也不要求去推導(dǎo),只是要求會(huì)用它們進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。所以這一塊的教學(xué)當(dāng)中,我們要把握好課標(biāo)的要求,避免過量、復(fù)雜的形式化練習(xí),防止將導(dǎo)數(shù)作為一些規(guī)則和步驟來學(xué)習(xí),而忽視它們的思想和價(jià)值這些更重要的東西。在這一塊的教學(xué)當(dāng)中,我們需要深入理解課程標(biāo)準(zhǔn),防止“穿新鞋,走老路”,努力按照課程的呈現(xiàn)方式組織有效的教學(xué)。

參考文獻(xiàn):

1.全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書 數(shù)學(xué) 選修Ⅱ.北京:人民教育出版社,2006。

瞬時(shí)速度公式范文第5篇

1逐差法及演繹

1.1逐差法

由此看出,此法在取平均值的表象下,實(shí)際上只有s1和s6兩個(gè)數(shù)據(jù)被利用,其余的數(shù)據(jù)s2、s3、s4、s5都沒有用,因而失去了多個(gè)數(shù)據(jù)正負(fù)偶然誤差互相抵消的作用,算出的結(jié)果的誤差較大。

例1某同學(xué)做測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度實(shí)驗(yàn)時(shí),挑出的紙帶如圖2所示,他每隔4個(gè)點(diǎn)取一記數(shù)點(diǎn),并標(biāo)明了各記數(shù)點(diǎn)間的測(cè)量數(shù)據(jù),已知電源頻率為50Hz,通過計(jì)算,求物體的加速度a。

解析由逐差法知

(2)逐差法對(duì)奇數(shù)段數(shù)據(jù)的處理

由前述分析知道,用逐差法處理時(shí),需用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度段數(shù)為偶數(shù),若為奇數(shù)段,應(yīng)舍去一段長(zhǎng)度數(shù)據(jù),而變成偶數(shù)段,按誤差最小分析,理應(yīng)舍去正中間一段,但對(duì)要求不高的中學(xué)階段也可以任意舍掉第一段數(shù)據(jù)或最后一段數(shù)據(jù),再按以上方法處理,但要注意舍掉正中間的數(shù)據(jù)時(shí)兩組相應(yīng)數(shù)據(jù)之間的實(shí)際間隔大小。

例2圖3為做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車帶動(dòng)的紙帶記錄的一些點(diǎn),在每相鄰的兩點(diǎn)中都有4個(gè)點(diǎn)未畫出,按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5六個(gè)點(diǎn),計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz,用刻度尺量出每個(gè)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別是(單位:cm):8.78、16.08、21.87、26.16、28.94,通過計(jì)算求出小車的加速度,說明小車運(yùn)動(dòng)的方向。

顯然,得到的計(jì)算結(jié)果②式和前面的①式完全相同,但這種做法卻避免了“逐差法”求多個(gè)a,再求平均值的麻煩,思路上更清晰、計(jì)算更簡(jiǎn)捷,有一步到位的感覺?!斑B續(xù)相等時(shí)間里的位移”中“相等時(shí)間”的長(zhǎng)度可任意選取,而不必拘泥于紙帶上已給的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T。我們把這種方法稱為“一分為二法”。

“一分為二法”有以下優(yōu)越性

(1)易于操作,可以快速求得計(jì)算結(jié)果

“一分為二法”的思路比較清晰,只需記住公式Δs=aT2,取合適的“時(shí)間間隔T”即可,因此這種方法易于學(xué)生理解和掌握,運(yùn)用起來也比較方便、快捷。

(2)提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性

用“一分為二法”求加速度a的過程中,只存在一次計(jì)算結(jié)果的近似,而“逐差法”在求多個(gè)a值時(shí),會(huì)存在多次計(jì)算結(jié)果的近似,從而增大了最后結(jié)果的誤差。

(3)可以減小測(cè)量誤差

若用“一分為二法”,我們就可以只進(jìn)行兩次測(cè)量,測(cè)出sⅠ和sⅡ,與“逐差法”相比,測(cè)量次數(shù)減少了,也就是減少了測(cè)量誤差的次數(shù);而且,sⅠ和sⅡ比s1、s2、s3、……的數(shù)值更大,測(cè)量的相對(duì)誤差也會(huì)減小。

綜上所述,“一分為二法”使用起來更方便,也更準(zhǔn)確,有著比前述“逐差法”更大的優(yōu)越性。

例3如圖5所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶,其計(jì)數(shù)周期為T,則加速度a為多大?

2圖象法

由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和平均速度公式可以推出,做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段位移中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,就等于物體在這段位移上的平均速度。先根據(jù)測(cè)定的位移數(shù)據(jù)利用公式vn=sn+sn+12T求出打第n點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度,如求出自第一點(diǎn)到第5點(diǎn)各點(diǎn)的瞬時(shí)速度,即 ,然后用橫坐標(biāo)表示時(shí)間t,縱坐標(biāo)表示瞬時(shí)速度v,在坐標(biāo)平面上標(biāo)出(T、v1)、(2T、v2)……各點(diǎn),把這些點(diǎn)連接起來可畫出一條直線,它就是物體運(yùn)動(dòng)的速度圖像。理論上可以證明勻加速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖線是一條直線。直線的斜率是加速度數(shù)值的大小。若這些點(diǎn)不在一條直線上,要讓盡量多的點(diǎn)在直線上,不在直線上的點(diǎn)對(duì)稱分布于直線的兩側(cè)。圖線的斜率k=tanα=Δv/Δt=a,即為物體運(yùn)動(dòng)的加速度。

圖像法可以減小偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。因?yàn)樽鲌D時(shí)要求實(shí)驗(yàn)點(diǎn)要落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè),所以作圖本身就是一個(gè)取平均的過程。

例4利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車的加速度,如圖6給出了該次實(shí)驗(yàn)中,從0點(diǎn)開始,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶,其中0,1,2,3,4,5,6都為記數(shù)點(diǎn)。測(cè)得:s1=1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm,s5=3.39cm,s6=3.87cm。

3直方圖法

把紙帶上的s1、s2……s6各段準(zhǔn)確地剪開成6段,按圖那樣貼在坐標(biāo)紙上,彼此不留間隙也不重疊,使紙帶下端與橫軸重合。s1段的左邊與縱軸重合。橫軸為時(shí)間軸,令每段紙帶的寬度表示一個(gè)周期T=0.1s的值。縱軸為速度軸,每段紙帶的高度sn跟對(duì)應(yīng)的速度成正比(把時(shí)間T內(nèi)的平均速度n=snT當(dāng)作其中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度)。這樣T=0.1s時(shí),縱坐標(biāo)上1cm高就表示10cm/s的速度。在每段紙帶的上邊緣中點(diǎn)畫一個(gè)小“+”作為數(shù)據(jù)點(diǎn),由于存在誤差,所以這6個(gè)“+”不會(huì)都在同一條直線上,畫一條直線使之通過盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn),并使直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)大體相等,這樣就起了取平均值的作用,這條直線就是小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,在這條直線上任取兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的點(diǎn),如圖中的b和c,讀出它們的坐標(biāo)數(shù)值(tb,vb)、(tc,vc),就可以代入公式a=vb-vctb-tc算出a值。用這種方法求a值和利用逐差法求a值得到的結(jié)果是一致的

例6學(xué)生在一次實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn),0,1,2,3,4,5,6為我們?cè)诩垘纤x的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.08s,并測(cè)得相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移s1=2.2cm,s2=3.1cm,s3=3.8cm,s4=5cm,s5=5.8cm,s6=6.6cm,求加速度a。

解析把紙帶上的s1、s2……s6各段剪開成6段,把6段紙帶貼在坐標(biāo)紙上,如圖8所示,縱軸為速度軸,t=0.08s時(shí),縱軸坐標(biāo)上1cm高表示12.5cm/s的速度。在每段紙的上邊緣中點(diǎn)畫一個(gè)小“+”。連接各點(diǎn)得到一直線,它就是物體運(yùn)動(dòng)的速度圖像。在直線上選取a、c兩點(diǎn),其坐標(biāo)為(33.75,0.08)和(78.75,0.4),加速度a=78.75-33.750.4-0.08=141cm/s2=1.41m/s2

綜上所述,在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度實(shí)驗(yàn)中,由打好了點(diǎn)的紙帶求加速度,方法有多種,其中,“逐差法”著眼于局部,偏重于數(shù)學(xué)方法,物理意義不明顯;“一分為二法”著眼于全程緊扣物理意義,計(jì)算簡(jiǎn)單明了;“圖像法”和“直方圖法”直觀,物理意義明確。

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