DIS通用实验五研究匀速直线运动

测匀加速直线运动物体的加速度实验报告
姓名，，，
一、实验目的：。

二、实验器材：DIS包括，，，力学导轨，小车，支架等。

三、实验原理：用位移传感器结合计算机获得小车运动的图像，在图像上取相距较远的两点A（t1，v1）与B（t2，v2），求出它们所在直线的斜率，即可求得加速度：a= 。

四、实验步骤：
1、将位移传感器固定在小车上，接受器固定在力学导轨的端（木板倾斜，使小车下滑作运动）。

2、开启数据采集器和位移传感器的电源，打开DIS软件，点击专用软件主界面上的实验条目“”，屏幕上将出现“v-t”坐标。

3、将小车放到导轨高端，点击开始记录，让小车从静止开始下滑。

4、数据采集完成点击“停止记录”获得图像，从点的走向可以大致看出小车速度随时间变化的规律。

5、点击“”按钮，确定开始点和结束点，即可获得该段v-t 图像对应的加速度值。

6、多次测量结果区平均值
实验数据记录（一）
7、增大斜面的倾角，测小车的加速度
实验记录（二）
比较两次测得的数据，得出加速度大小与斜面倾角的关系：。

8、改变小车的初速度进行测量
实验记录（三）
结论：。

五、分析误差出现的原因。

2012年学业水平考试物理实验操作考试一、操作实验传统实验：DIS实验：实验1：互成角度的共点力的合成实验4：用DIS研究匀速直线运动。

实验2：多用表的使用实验5：用DIS测平均速度实验3：研究感应电流的产生条件实验6：用DIS测加速度实验8：用DIS研究通电螺线管内磁感应强度实验7：用DIS研究气体压强与体积的关系二：分组：小组实验实验仪器设备和材料实验仪器设备的初设状态A组实验一：用DIS研究通电螺线管内的磁感应强度长螺线管1个，稳压电源1个，滑动变阻器1个，导线3根，计算机1台，数据采集器1个，磁传感器（整个探管上至少标有10个等间距刻度）1个，相应的连接线。

（1）计算机、数据采集器、磁传感器三者已连接；（2）计算机显示本实验的界面；（3）长螺线管、稳压电源、滑动变阻器三者已连接。

实验二：互成角度的共点力的合成图板1块，图钉4只，橡皮筋1根（附有2个小绳圈），弹簧测力计2个，带刻度的三角板1副。

（1）在图板上固定实验用纸；（2）橡皮筋的一端已用图钉固定在“参考固定点”上（根据橡皮筋的长度可适当调整固定点的位置）；（3）一个弹簧测力计指针设置于非零位置。

B组实验一：用DIS研究气体的压强与体积的关系注射器1个，计算机1台，数据采集器1个，压强传感器1个，相应的连接线。

（1）在大气压下，将注射器的活塞定在约12mL的位置；（2）计算机、数据采集器、压强传感器与注射器四者已连接；（3）监考教师依次输入12mL、11mL、10mL、9mL四个体积值，并采集对应的压强值；（4）计算机显示本实验界面（已含四组数据）。

实验二：多用表的使用多用表（建议用MF30型）1个，1号碱性干电池2节（装在电池盒内组成串联电池组），定值电阻（10欧，电阻值用橡皮胶布贴盖）1个，导线4根（其中2根导线带鳄鱼夹）。

（1）电池、电键和定值电阻已按图连接；（2）断口处的导线均带鳄鱼夹（便于和多用表表笔连接），并夹在一起。

C 组实验一： 用DIS 研究加速度与力、质量的关系带滑轮的轨道1个，小车（质量已知）1辆，钩码1组（或用其他类似器材替代），配重片2个，细绳1根，计算机1台，数据采集器1个，位移传感器1个，相应的连接线。

用DIS测定位移和速度实验目的：研究变速直线运动物体的s－t图，并从中求物体的位移和速度。

实验器材：小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）。

实验过程：1、实验装置如图所示，将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨道右端（轨道稍倾斜，使小车能做变速直线运动），将接收器与数据采集器相连，连接数据采集器与计算机。

2、开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定位移和速度”，界面如图所示。

3、点击“开始记录”，放开小车使其运动。

计算机界面的表格内，将出现小车的位移随时间变化的取样点数据，同时在s－t图中将出现对应的数据点，如图所示。

从点的走向可大致看出小车位移随时间变化的规律。

点击“数据点连线”得到位移随时间变化的曲线。

位移传感器的测距原理1、某人利用看到闪电与听到雷声的时间差来测量闪电处与他所在处的距离。

在某次电闪雷鸣中，他看到闪电5s后听到雷声。

已知光在空气中的传播的速度约等于3.0×108m/s，声音的传播的速度约是340m/s。

求(1)若光传播的时间不忽略，则计算出打雷的地方离他多远？（2）若不计光传播时间，则计算出的距离大约是多少？实际测距中为什么可以忽略光的传播时间？2、位移传感器的测距原理如图所示。

发射器向接收器同时发射一个红外线和一个超声波脉冲信号，接收器接收到信号开始计时为t1，接收到信号时停止计时为t2，忽略光传播用时，设超声波速为v，则传感器之间的距离可用表示。

相关练习1、(0801长宁)14．（4分）某同学在“研究匀速直线运动”的实验中，将小车沿倾斜的长木板无初速下滑，直接用位移传感器采集到实验数据后得到如图所示的s-t图像，从图像表明小车的运动不属于匀速直线运动，其理由是：_____________________________________；为了达到实验目的，应采取的措施是_________________________________．2、如图所示是某次“用DIS测变速直线运动的位移”实验得到的s-t图像。

DIS 实验【典型例题1】在研究匀速直线运动的位移—时间关系的DIS 实验中，要使小车在斜面板上近似做匀速运动，需要调节斜面板一端的高度，其目的是平衡__________力，如图77-1甲所示为某次学生实验所采集的数据在计算机屏幕上显示的s —t 图，根据图线分析，可知小车在斜面板上做__________运动，在图77-1乙中画出小车的v —t 图，若某次学生实验所采集的数据在计算机屏幕上显示的s —t 图如图77-1丙所示，可知小车在斜面板上的运动__________（填是或不是）匀速直线运动，这时应将斜面板与水平面间的夹角__________（填增大或减小）些。

解答：因为小车运动时要受到摩擦力作用，为保证小车做匀速运动，要调节斜面板一端的高度，其目的是平衡摩擦力。

图77-1甲所示s —t 图为一直线，所以小车做匀速直线运动。

由图77-1甲可得其速度约为0.85 m/s ，所以其v —t 图为一平行于横轴的直线。

如图77-1丙所示小车不是匀速直线运动，图线的斜率逐渐增大，可见小车加速运动了，为使它做匀速运动，应减小斜面的倾角。

分析：研究小车运动规律时要用运动传感器，它由发射部分和接收部分组成，发射部分应固定在小车上，接收部分固定在平板上，并用专用导线把它们与数据采集器和计算机相连。

传感器、数据采集器和计算机是DIS 实验系统的基本组成部分。

【典型例题2】如图77-2中实线所示是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况．从图中可以知道该砝码的重力约为_______________N ，A 、B 、C 、D 四段图线中砝码处于超重状态的为_______________，处于失重状态的为_______________。

解答：图77-2中水平线表示拉力和重力相等，所以砝码的重约为4 N ，当拉力大于重力时为超重状态，所以对应的是A 、D ，而拉力小于重力时为失重状态，所以对应的是B 、C 。

物体的匀速直线运动实验研究物体的运动是物理学中的一个重要研究对象，而匀速直线运动是其中的一个基本模型。

本文将通过实验来研究物体的匀速直线运动特征，并探讨相关的物理原理。

实验目的：通过对物体在匀速直线运动过程中的位置和时间的测量，确定物体的速度，并研究物体在匀速直线运动中的位移与时间的关系。

实验材料和仪器：1. 直线轨道：用来保证物体的运动轨迹是直线且无摩擦的；2. 滑块：用来模拟物体在轨道上的运动；3. 计时器：用来测量物体运动的时间；4. 标尺：用来测量物体在轨道上不同位置的位移。

实验步骤：1. 将直线轨道平放在水平桌面上，并确保其固定不动；2. 将滑块放在轨道上，并确保其能够顺畅地运动；3. 将滑块推送到轨道上的一个起始位置，并用计时器记录下时间t1；4. 通过标尺测量滑块在起始位置的位移 x1；5. 接着将滑块推送到轨道上的另一个位置，并用计时器记录下时间t2；6. 通过标尺测量滑块在另一个位置的位移 x2；7. 重复步骤5和步骤6，记录不同位置的位移和时间，直至滑块到达终点位置；8. 根据实验数据计算物体在不同时间间隔内的平均速度，并将结果记录下来；9. 绘制位移-时间图，并根据数据点拟合出直线；10. 分析实验数据，探讨物体匀速直线运动的特征和物理原理。

实验结果：通过实验得到的位移-时间图是一条直线，表明物体的直线运动是匀速的。

而根据实验数据计算得到的物体平均速度是恒定的，符合匀速运动的特征。

讨论与结论：物体的匀速直线运动是指物体在相等时间间隔内，位移相等的运动。

实验结果表明，在无外力作用下，物体的匀速直线运动中速度是恒定的，位移与时间成正比，且运动轨迹是一条直线。

物理原理解释：物体的匀速直线运动符合牛顿第一定律，即当合外力为零时，物体将保持匀速直线运动，速度和方向都不会改变。

在实验中，由于轨道的设计保证了无摩擦，因此外力可以忽略不计，这样物体就会保持匀速直线运动。

该实验还可以进一步扩展，通过改变轨道倾角、引入摩擦力等因素，研究物体运动的变化规律。

DIS实验项目实验项目一：验证牛顿第三定律实验过程与数据分析1、将两只力传感器接入数据采集器；2、启动“组合图形”功能，点击“增加”，增加图线“时间-力1”与“时间与力2”；3、两手各持一只力传感器，让两传感器的侧钩互相钩住，两手用力拉或压，得两条“力-时间”组合显示图线（图1）。

观察发现两条图线基本重合，表示两力大小相等；4、选中其中一条图线，点击“设置”，设为“镜像显示”，对两个力的方向加以区别；5、返回实验界面，重复实验，可采用镜像显示的图线与另一条图线以X轴呈上下对称（图2），说明两力方向相反。

使用“显示数据点功能”，可见两力大小相同；6、点击“停止”，将“采样频率”设置为“100”。

让两只力传感器的侧钩正对，相互敲击，获得另外两条以X轴呈上下对称的图线（图3）；7、结合实验结果，总结牛顿第三定律在实验中的体现。

图1：通用软件模式下的组合波形图2：将一条图线设置为镜像模式图3：镜像模式下的敲击图线图4：专用软件力的相互作用图线图5：专用软件下的敲击图线实验项目二：瞬时速度的测定实验操作1、将光电门传感器固定在物理支架上，放在轨道的一侧，连接到数据采集器第一通道。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“瞬时速度的测定”，打开该软件。

3、软件显示出四次测量中挡光片的宽度（△S）的默认值：0.080、0.060、0.040、0.020m。

如实验需要，可对该默认值进行修改。

4、点击“开始记录”，依次将与软件中△S对应的四片挡光片固定到小车上，让小车从轨道上同一位置滑下，记录下四次挡光的时间，同时得到小车的运行速度（图1）。

5、根据实验结果，归纳瞬时速度的概念和研究方法。

图1：四次挡光完成后的实验结果实验项目三：研究匀速直线运动实验操作一、专用软件的使用1、将位移传感器接收器固定在轨道顶端，连接到数据采集器的第一通道；将位移传感器发射器固定到小车上。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“研究匀速直线运动”，打开该软件。

实验一：用DIS测量运动物体的位移和速度一、用DIS测位移和平均速度实验目的：研究变速直线运动物体的s-t图像，并从中求物体的位移和平均速度实验原理：斜面上小车从静止开始加速下滑，利用位移传感器记录小车的位移随时间变化的过程，通过DIS实验系统的专用软件，显示小车的位移随时间变化的曲线。

然后选择不同的研究区域，计算相应区域的平均速度。

实验器材：小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）。

实验装置：实验步骤：1)连接如图：将位移传感器接收端固定在侧面固定板上，放在轨道高端，连接到数据采集器的二号口（注：位移传感器不能插在一号口上）；将位移传感器发射端固定到小车上，并使之与接收端基本正对。

2)双击图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待变成，传感器就连接成功了。

单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS测定位移和速度”,进入实验界面。

3)将小车放到倾斜的轨道上，打开位移传感器发射端的电源开关，点击“”，放手让小车下滑。

4)当获得的s-t 图线如（图1）所示时，表明此次数据采集完成，点击“”，并关闭位移传感器发射端的电源开关。

图1 图25)点击“选择范围”按钮，以便在s-t 图线上选择研究区域。

把鼠标移到左侧y轴附近的“开始点选择线”，此时鼠标变形为手指。

单击并按住左键，拖拉选择线，选定研究区域的“开始点”；同样方法用右侧的“结束点选择线”，确定“结束点”。

此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内s-t 图线的初位移、末位移、时间差、速度的值，如（图2）。

如果选不同的区域，得到的速度基本一样，说明运动是匀速的。

6)点击“v-t 图像”，图像变为研究区域内s-t 图线对应的v-t 图线。

点击“选择范围”按钮，按步骤5在v-t 图线上选择“开始点”和“结束点”，此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内v-t 图线的初速度、末速度、时间差、加速度的值。

7)点击软件窗口右下角“截取屏幕”按钮，可将当前实验结果以图像文件的形式保存下来，记录在电脑中。

上海市中国中学物理组高一（）班姓名：学号：日期：2014年月日五、现代实验技术——数字化信息系统（DIS）用DIS测定位移和速度【知识与方法】任何测量都有三个组成部分：被测对象；探测器；记录、处理器和显示器1．DIS 实验系统⑴计算机辅助实验系统是一种将__________、___________、_________组合起来，共同完成对物理量测量的装置。

答案：传感器，数据采集器，计算机⑵DIS分别是英文Digital Information System 三个词的缩写，是我们对数字化信息系统的简称，它是运用现代信息技术进行学习的一种手段。

⑶测量系统框图：研究对象 ---- 传感器→数据采集器→计算机2．用DIS测定位移和速度：⑴实验目的：研究变速直线运动的_____图并从中求物体的______和______。

答案：s-t，位移，速度⑵实验器材：小车、1m长的轨道、_______答案：DIS（位移传感器等）。

⑶实验步骤：①将位移传感器的_______固定在小车上，_______固定在轨道的右端，将_______与数据采集器、计算机连接好。

答案：发射器，接收器，接收器②开启电源，点击“用DIS测定位移和速度”。

③点击“开始记录”，放开小车使其运动，计算机表格内出现取样点数据，s-t图中出现对应的数据点，点击“数据点连线”，得到s-t图。

④点击“选择区域”，将某段曲线选定为研究区域，下方速度窗口就出现该段运动的平均速度值。

注意事项：发射器固定在_____上，接收器固定在轨道的_____端。

答案：小车，右3．用DIS测定瞬时速度测定物体运动的瞬时速度可以用_______传感器，它是根据________和_______，测量出在较短时间内的_______，因为挡光片较_____，所以就看成是________了。

答案：光电门，挡光时间，挡光片宽度，平均速度，窄，瞬时速度。

课本参考：必修P25-P32【精讲与精练】例1．DIS实验系统是__________的简称，由__________、__________、_________组成，用____________可以测量距离。