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测变速直线运动的平均速度

【目的和要求】

观察做变速运动的物体的运动特征，理解平均速度的物理意义。

【仪器和器材】

节拍器(全班共用)，钢棒2根(直径8毫米，长80厘米一100厘米，或用细木棒代替)，高、低支架各1个，钢球(直径19毫米左右)，垫块，红粉笔，刻度尺。

【实验方法】

1.安装实验器材。将两根钢棒的两端分别插入高、低支架的两孔中，然后将支架平放在实验桌上，当钢球放在高端两棒之间时，钢球会沿两棒滚下，如图19-1所示。

2.训练反应能力。教师首先调节节拍器每两次响声之间(每拍)的时间间隔为1秒。让学生一只手在高端两棒之间挡住钢球，并随着节拍器的响声数5、4、3、2、1，数到0时放手让小球滚下并接下去数1、2、3、如此重复几次，直到学生基本上能按上述要求与节拍器响声同步为止。

教师然后调节节拍器每两次响声之间的时间间隔为0.75秒。按上述要求重复训练几次，要求学生能基本上达到与节拍器响声同步反应。这对于今后做其他实验是有益的。

3.调节小球滚动的快慢。用垫块调整支架的高度，使钢球滚到接近低端时节拍数为整数，例如第8拍，并在该拍时钢球经过的位置用粉笔做一个记号。

4.观察小球运动情况。可看到小球沿两棒越滚越快，开始时速度为0，滚到末端时速度最大。按方法2中的要求重新数着拍子并让小球从0拍开始滚下，在第4拍时小球经过的位置用粉笔做个记号。当小球在8拍内滚完全程时，比较第0拍至第4拍间小球运动的路程和第4拍至第8拍间小球运动的路程长短，可发现在相同的时间内，后半段的路程较长，说明小球在做变速直线运动。

5.测量变速直线运动的时间和路程。将节拍器每拍的时间间隔定为1秒，用刻度尺测量小球在第0拍至第4拍间的路程以及第4拍至第8拍间的路程，连同两段路程相应的时间，填入表1.9-1中。

6.节拍器每拍的时间间隔仍为1秒，记下第5拍时小球经过的位置。用刻度尺测量小球在第0拍至第5拍间运动的路程以及第5拍至第8拍间运动的路程，连同两段路程相应的时间，填入表1.9-1中。

实验次数 第一段路程

节拍数 时间(秒) 路程(厘米) 平均速度(厘米/秒)

第二段路程 全程平均速度(厘米/秒)

节拍数 时间(秒) 路程(厘米) 平均速度(厘米/秒)

7.节拍器每拍的时间间隔改为0.75秒。重新用垫块调整支架的高度，调节小球滚动的快慢，使钢球滚到接近低端时仍为8拍，用粉笔记下第8拍的位置。然后让小球从高端滚下，记下小球在第4拍时所经过的位置，用刻度尺测量小球前4拍和后4拍所经过的路程，连同相应的节拍数和时间填入上表中。

8.同方法7，记下小球从高端滚下时数8拍所经过的位置，用刻度尺测量小球前6拍和后2拍所经过的路程，连同相应的节拍数和时间填入上表中。

9.计算平均速度，分析实验结果。

由平均速度公式 计算出上表中各段路程的平均速度和全程的平均速度。由实验结果可以看出：

(1)变速直线运动中，各段路程的平均速度并不相等，而且它们也不等于全程的平均速度。

(2)物体的运动情况变化时，各段路程的平均速度和全程的平均速度也发生变化。物体经过某段路程的平均速度反映了该物体在这段路程上的运动快慢情况。

【注意事项】

1.实验中每次要从同一位置让小球自由滚下。

2.若无现成仪器，可以自制，也可用斜面小车代替。用书本将斜面木板一端支起，改变书本的厚度可改变斜面的倾角，即改变小车运动的快慢。

3.若用电子秒表或机械秒表安排两人一组做实验，效果会更好。