实验01-用DIS测量运动物体的位移和速度

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2
5)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。

8)要重新选择区域，再点击“s-t 图像”按钮，返回s-t图像，重新选择另一段s-t 图
线并进行研究。

9)实验结束，点击“返回”按钮，退出该软件。

再次检查是否关闭了位移传
感器发射端的电源开关，保护位移传感器的电池。

二、用DIS测瞬时速度
实验目的：
研究变速直线运动物体的瞬时速度
实验原理：
斜面上小车从静止开始加速下滑，记录不同官渡的挡光片通过光电门传感器的湿寒，通过DIS实验系统的专用软件，计算相应宽度的挡光片桶过光电门的平均速度，进一步理解挡光片的宽度越小，测得的平均速度越趋近与小车经过光电门的传感器所在位置时的瞬时速度。

实验器材：
小车、1m长的轨道、DIS[挡光片（宽度分别为8cm、6cm、4cm、2cm）、光电门传感器、数据采集器、计算机等]。

实验装置：
实验步骤：
1)连接装置：使轨道一端略高。

将光电门传感器的一个门固定在导轨侧面固定板上，
放在轨道的中间。

把这个门和另一个门都接到光电门传感器。

把光电门传感器连接到数据采集器的任意一个口。

实验中注意保持另一个门始终没有被遮挡。

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测变速运动的瞬时速度”进入实验界面。

3)点按光电门上的按钮，调节光电门传感器的档位到“U”档（对应的指示灯亮）。

再
长按光电门上的按钮，进行传感器清零。

当三指示灯全亮，再放开按钮，清零完成。

4)点击“”，让小车从轨道高端某一位置滑下，挡光片通过光电门后点击
“”。

5)点击“记录数据”，记录
下档光片过光门的时间。

点击
“计算数据”，得到小车运行
的平均速度（图1）。

6)依次更换挡光片的宽度，
重复步骤（5）、（6），注意
小车要从轨道上同一位置滑
下。

得到全部数据。

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。

8)根据实验结果，归纳瞬时速度的概念和研究方法。

9)实验结束，点击“返回”按钮，退出该软件。

练习：
1.DIS意为______ ，DISLab由、、和实验软件构
成的新型实验系统。

2.位移传感器由和构成。

使用时，我们将位移传感器的
与运动物体固定在一起，与数据采集器相连，数据采集器又与________相连，构成DIS实验系统。

实验过程中，还要打开位移传感器______________电源。

15-10-1（a ）
如图15-10-1（a ）所示的DIS 实验中，把运动传感器的发射部
分A 固定在小车上，其接收部分B 固定在导轨右端。

现让小车
在导轨上作直线运动，在计算机屏幕上得到了小车运动的s-t 、
v-t 图像如图15-10-1（b ）、（c ）所示，通过对图像的观察，可
以判定：
（1）在运动过程中小车____________（选填“远离”或“靠
近”）接收部分B 。

（2）小车做的运动是______________。

3. 如图15-10-2所示，在“研究匀速直线运动的s-t 关系”的DIS 实验中，要使小车在导
轨上近似做匀速运动，需要调节斜面板一端的高度，其目的是_____ _。

如图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，可知小车在导轨上做___________运动，请在图乙中画出小车的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，这时应将导轨与水平面间的夹角_____ _(填“增大”或“减小”)。

甲 乙 丙
4. 光电门是用光电管的接通与断开来记录光被阻断的时间。

（填“有”，“没有”）
挡光时光电门不计时， （填“有”，“没有”）物体挡光时则开始计时，挡光结束后停止计时。

在已知运动物体长度的条件下，记录该物体遮挡光路的时间，即可得出物体的 。

某同学利用光电门研究小车在斜面上运动时通过某点时的速度大小。

下面是他实验的记录表格，请将表格填完整。

你认为小车经过光电门时较为精确的瞬时速度为___ _ m/s 。

遮光板宽度d/m 0.02 0.005 经过时间t/s 0.0563 0.0143 平均速度v /m •s -1
（b ） （c ） 图15-10-2 s /m t /s v /ms -1 t/s。