／怎样使用DIS研究变速直线运动的s—f图 - 4

学生实验01 用DIS测定位移和速度

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？

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学生实验01 用DIS测定位移和速度

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。由图可知，小车的运动方向是 位移传感器的接收器（填“靠近”或“远离”），速度变化情况为：小车在0―1.0秒内做 运动；在1.0―1.5秒内作 运动，速度约为 m/s；在2.0秒以后小车 。

3、在用DIS实验系统测量位移的实验中，必须进行的操作是（ ）

A．必须让发射器与接收器的距离由近及远

B．实验完毕要及时关闭发射器、数据采集器的电源 C．每次让小车从同一位置静止下滑 D．将发射器固定在小车上

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学生实验01 用DIS测定位移和速度

用DIS测变速直线运动的平均速度

按照前述学生实验的步骤，使载有位移传感器发射器的小车做变速直线运动，获得如图所示的s－t图。

点击“选择区域”，先后将AD、AC、AB选定为研究区域，观察实验界面下方速度窗口中显示的数值，并将数值填入表2，这就是相应区域的平均速度。

表2

研究区域

平均速度v/m?s －1 相关练习

1、在用DIS实验系统测量平均速度的实验中，必须的实验仪器是①数据采集器、计算机②光电门传感器③位移传感器④小车、轨道⑤挡光片⑥滑轮、钩码（ ）

A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑥ C．①③④ D．①②④⑤

2、如图所示是某同学“用DIS测变速直线运动的平均速度”实验得到的s-t图像上截取的一段。由图可知，小车的运动方向是 （填靠近或远离）位移传感器的接收器，并且速度逐渐 。小车在1.0—2.0秒内的平均速度约为 m/s ，在1.5—2.0秒内的平均速度为 m/s。两个数值中，更接近1.8秒时的瞬时速度的是 。

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学生实验01 用DIS测定位移和速度

用DIS测定变速直线运动的瞬时速度

实验过程

1．实验装置如图所示，在小车的中心位置上固定挡光片，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的小车能够顺利通过并能挡光。

2．开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定瞬时速度”，界面如图。

3．点击“开始记录”，依次将与软件中Δs对应的挡光片固定在小车上，让小车从轨道的同一位置由静止开始下滑，记录下四次挡光的时间，DIS实时计算出小车通过光电门时的平均速度。把软件界面上的数据填入上图所示的界面空格中。从实验数据分析可知，挡光片的宽度逐渐减小时，测得的速度值越来越趋近于小车经过挡光片所在位置的瞬时速度。

光电门传感器

光电门传感器为门式结构，如图所示。A管发射红外线，B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体挡光时，电路接通。计算机根据挡光物体的宽度和挡光时间，自动算出物体的运动速度。

相关练习

1. 在用DIS实验系统测量瞬时速度的实验中，以下正确的是（ ） A．要用到位移传感器、数据采集器、计算机、小车、轨道、挡光片 B．要用到光电门传感器、数据采集器、计算机、小车、轨道、挡光片

C．每次要让小车从同一位置静止下滑，以保证小车每次以同一平均速度通过光电门 D．短时间内的平均速度近似等于此段时间内的瞬时速度

2. 光电计时器是一种用来研究物体运动规律的仪器，可测量物体挡住光电门的时间间隔。现让带有挡光片d的小车从斜面顶端滑下，先后通过光电门1、2。若读出光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别是5.0×10-2S和2.0×10-2S。测得挡光板的宽度为1.5cm，则（1）由此可以估算出小车经过光电门1、2的速度分别为 m/s、 m/s，（2）若又测得光电门1、2的距离S=60cm,物体经过1、2光电门的时间为1.08秒，可求出物体的平均速度为 m/s

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