瑞帝電通國際有限公司 - READY INTERNATIONAL INC.
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型號: 物理實驗 -直線運動005
名稱: 直線運動005-圖形速度
規格:
﹝實驗主題﹞
如何解釋“速度與時間”圖?
[實驗探討]
想像一輛在運動檢測器前面移動的汽車。
1. 假設汽車的初始位置距離檢測器20厘米,汽車正在遠離檢測器:
– 在前2秒,汽車正在加速直到速度達到0.2 m / s
– 在接下來的3秒鐘內,汽車以0.2 m / s的速度移動,
– 在接下來的2秒內,汽車正在減速停止
繪製汽車的速度與時間圖。
2. 現在假設汽車距離運動檢測器2米,並且正好與上述相同的方式移動,但現在朝著運動檢測器運動。繪製汽車的速度與時間圖。
速度與時間圖給出關於物體運動的訊息。例如,物體移動的速度有多快,在什麼方向,何時減速或加速。在這個實驗中,你要分析一個在水平軌道上,向前和向後移動的小車的速度和時間圖。
[實驗器材]
1. CMA公司的『資料處理器』(Data logger),可以選擇型號:001 Vincilab筆記型資料處理器或型號:006p CoachLabII+桌上型資料處理器
2. 型號:BT55i『運動感測器-類比BT介面』(Motion Detector-analog BT)
3.(自備)具有保險槓的動力車
4.(自備)具有彈跳極限的軌道
[實驗步驟]
1. 將運動感測器放在桌子上,或放在車子前面的軌道上。請注意,推車距離檢測器不超過20厘米。如照片上設置。
2. 在Coach軟體中打開『Coach Activity』的『Graphing velocity』(圖形速度)
3. 當您在軌道上設置的兩個極限之間彈起時,您將記錄一個推車的動作。
4. 推動推車並開始測量(第一次測量)
5. 將推車放在軌道上的不同位置。再次開始測量,但現在向另一個方向推動(第二次測量)
6. 透過回答以下問題來解釋您記錄的測量圖。
a) 描述推車的位置如何隨時間變化。
b) 描述推車的速度如何隨時間變化。
c) 推車在運動過程中,是否有任何時刻的速度為零? 請解釋之。
d) 當速度為正值時,推車如何移動?
e) 當速度為負值時,推車如何移動
f) 運動中的速度與時間圖的斜率如何變化?
Graph 1 Graph 2
7. 當推車正在加速、減速時,圖形的斜率是多少?
8. 解釋速度與時間圖中,斜率的含義。
9. 推車行駛的總距離(位移)是多少? 你怎麼知道的?
10. 解釋速度與時間圖下區域的含義。
[實驗原理]
1.速度(Velocity)
速度可以用公式表示:
v = Δx/Δt
且 v = 速度 (m/s),
Δx = 距離變化量 (m),
Δt = 時間變化量 (s).
2.正負速度(Positive and Negative Velocity)
速度是一個向量。速度的標誌代表運動的方向。當物體沿著正方向移動(在實驗的坐標系中,車已從運動檢測器移開),則速度為正。
當物體沿著負方向移動時(在實驗的坐標系中,車向運動檢測器移動),則速度為負。
3.速度與時間圖(Velocity versus time graphs )
當物體加速時,意味著其速度的大小越來越大,如上圖1)和4)所示。 例如,速度從+1 m/s到+10 m/s的速度變化的物體,或者速度從0 m/s變化到-10 m/s的物體都正在加速。換句話說,兩個物體都加速。當物體減速時,其速度的大小越來越小,如上圖2)和3)所示。例如,速度從+10 m / s到0 m / s或速度從-10到0 m / s變化的物體都正在減速。
速度對時間曲線的斜率表示物體的加速度。
速度與時間圖的區域面積表示物體的位移。
在Coach程式中,斜率可以透過”選項分析/過程>斜率”或區域透過”選項分析/過程>面積”來得知。
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