实验:验证牛顿第一定律
滑块在水平的气垫导轨上运动,如果加速度为零,即可得出滑块做匀速直线运动的结论,从而验证牛顿第一定律.但实验结果往往显示滑块做的并不是匀速运动,而是减速运动.这是因为滑块在导轨上运动时,尽管有气垫的漂浮作用,但导轨与空气对滑块的阻力还是无法完全避免的.当导轨的一端垫高而斜置时,滑块的下滑力明显大于上述两种阻力,因此可以采用外推的方法来得到所需要的结论.实验装置如图所示.
如果滑块上的挡光片宽度为d,通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为t1和t2,那么滑块通过两个光电门时的速度分别为、,测量出两个光电门之间的距离s,即可求出滑块的加速度,从图中可看出,滑块的加速度,所以当L不变时,a正比于h.改变h,测得一系列不同的a,然后作出a-h图线.如果a-h直线外推过原点,就是说当h=0时,a=0,即验证了牛顿第一定律. 实验中应注意,h不能调得太小.因为h太小时,前面所说的导轨阻力和空气阻力将表现得明显起来.
(实验结果和讨论)某次实验中s=75.0cm,d=1.00cm.每个h高度做三次实验,毫秒计测量数据如下(单位为10-4s):
序号 | 垫高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 |
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______;②______;
(2)在直角坐标系中作出a-h图线.
(3)结论:______; 理由:______.
汽车的制动性能,是衡量汽车性能的重要指标.在一次汽车制动性能的测试中,司机踩下刹车闸,使汽车在阻力作用下逐渐停止运动.下表中记录的是汽车在不同速率下行驶时,制动后所经过的距离.
汽车速率v(km/h) | 制动距离s(m) |
10 | 1 |
20 | 4 |
40 | 16 |
60 | ? |
(1)为什么汽车的速率越大,制动的距离也越大?
(2)让汽车载上3名乘客,再做同样的测试,结果发现制动距离加长了.试分析原因.
(3)设汽车(没有乘客时)以60km/h的速率行驶的时候制动,估算汽车制动的距离.(要求写出分析的依据和过程)