實驗:驗證牛頓第一定律
滑塊在水平的氣墊導軌上運動,如果加速度為零,即可得出滑塊做勻速直線運動的結(jié)論,從而驗證牛頓第一定律.但實驗結(jié)果往往顯示滑塊做的并不是勻速運動,而是減速運動.這是因為滑塊在導軌上運動時,盡管有氣墊的漂浮作用,但導軌與空氣對滑塊的阻力還是無法完全避免的.當導軌的一端墊高而斜置時,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.實驗裝置如圖所示.
如果滑塊上的擋光片寬度為d,通過1、2兩個光電門時的擋光時間分別為t
1和t
2,那么滑塊通過兩個光電門時的速度分別為
、
,測量出兩個光電門之間的距離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L不變時,a正比于h.改變h,測得一系列不同的a,然后作出a-h圖線.如果a-h直線外推過原點,就是說當h=0時,a=0,即驗證了牛頓第一定律. 實驗中應注意,h不能調(diào)得太。驗閔太小時,前面所說的導軌阻力和空氣阻力將表現(xiàn)得明顯起來.
(實驗結(jié)果和討論)某次實驗中s=75.0cm,d=1.00cm.每個h高度做三次實驗,毫秒計測量數(shù)據(jù)如下(單位為10
-4s):
序號 | 墊高h(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)在直角坐標系中作出a-h圖線.
(3)結(jié)論:______; 理由:______.