← 返回实验导航
一、实验目的
用刻度尺和停表测量小车沿斜面下滑的运动,会用公式 v = s / t 计算平均速度,知道小车沿斜面做加速运动,且斜面越高(倾角越大)下滑越快。
二、实验原理
v = s / t, a = g·sinθ
- v — 平均速度,单位:m/s(也可写作 cm/s)
- s — 路程(沿斜面通过的路程),单位:m(或 cm)
- t — 通过这段路程所用时间,单位:s
- a — 小车沿斜面下滑的加速度,a = g·sinθ(g=9.8 m/s²,θ 为斜面倾角);斜面越高、倾角越大,a 越大、下滑越快。
- 探究:分别测出上半段、下半段、全程的 s 与 t,比较速度大小,判断运动快慢是否变化。
三、实验器材
斜面(带刻度,长 1.00 m)1 个;小车 1 辆;停表(0~15 min,分度 0.1 s)1 块;刻度尺(0~1 m,分度 1 cm)1 把;金属片(挡板)1 片;书若干(垫高斜面)。
四、实验步骤
- 将斜面一端用书本垫高,使小车能自行下滑;用刻度尺量出斜面总长 s1 = 100 cm。
- 让小车从斜面顶端由静止下滑,用停表测出到达底端的时间 t1,算出全程平均速度 v1 = s1 / t1。
- 在斜面中点放金属片作挡板,测出上半段路程 s2 = 50 cm 与时间 t2,算出 v2。
- 下半段路程 s3 = s1 − s2、时间 t3 = t1 − t2,算出 v3。
- 比较 v1、v2、v3:小车下滑越来越快(下半段比上半段快)。多次测量取平均。
五、互动模拟(可拖拽)
💡 拖动斜面顶端青色「调高度」把手可改变斜面高度/倾角;按住小车沿斜面拖动预览位置;按住挡板拖动改变"自定义段"终点。点"测全程"或"测自定义段"让小车从静止释放,停表自动计时。
斜面倾角 θ = 0°,高度 h = 0 cm,加速度 a = 0 m/s²
小车当前位置路程 s = 0 cm
尚未测量 — 点下方按钮释放小车
← 调低 | 调高 →(也可直接拖动图上的青色「调高度」把手,二者同步)
六、数据记录
| 段 | 路程 s / cm | 时间 t / s | 速度 v / (cm·s⁻¹) | 速度 v / (m·s⁻¹) |
| 点击"记录数据"添加本次测量结果 |
七、探究结论
由数据可知:小车从静止沿斜面下滑,速度越来越快(v下半段 > v上半段),做的是变速运动;公式 v = s / t 算出的是某一段的平均速度,只能粗略描述这一段运动的快慢。斜面越高(倾角越大),加速度 a = g·sinθ 越大,小车下滑越快。
八、注意事项
- 小车必须从静止释放,不能推;金属片(挡板)要竖直放稳,小车前端碰到即停表。
- 下半段时间 = 全程时间 − 上半段时间(因为下半段不是从静止开始,不能直接用"从静止"的公式单独算)。
- 路程 s 要用刻度尺沿斜面测量并估读到分度值下一位;时间 t 用停表读,多次测量取平均可减小误差。
- 斜面越高(倾角越大),小车下滑越快——可拖动顶端「调高度」把手改变高度对比;动画为便于观察做了慢放,停表读数为真实测量值。