对电梯运动的研究.doc

第四篇运动和力
课题1 对电梯运动的研究
(此课题适用于高一物理选修课)
机型:TI—83+
教学过程:
电梯是运用非常广泛的运载工具之一。当我们进入电梯时,我们无法了解它是如何运动的,只能靠电梯上的楼层示数来了解我们运动的基本情况。我们虽然大致知道其先加速后减速,但不知道它的加速度的变化规律,以及运动速度等情况。为了研究其运动情况,可以利用加速度探头和TI计算器对电梯运动的加速度进行测量,得出加速度随时间变化规律的数据和图像,对测得的加速度随时间变化的数据和图像进行分析,运用运动学规律可以进一步分析出电梯运动速度随时间变化,以及位移(上升高度)随时间变化的规律。
一、测量电梯运动的加速度—时间(a-t)图
实验器材:
TI-83+图形计算器,CBL,加速度探头(Low-g Accelerometer)
实验步骤:
。
按APPS,调用TI计算器内置Physics程序。按3。(图1)
在程序主菜单中,选择1:SET UP PROBES ,设置探头类型。(图2)
选择1:ONE。(图3)
选择3:ACCELERATION(加速度探头)。(图4)
将加速度探头连接到CBL的接口CH1上。(图5)
选择1:USE STORED。(图6)
选择1:LOW-G。(图7)
对加速度探头进行调零。(图8)
将加速度探头装在电梯的壁上,使加速度探头(Low-g)上的箭头处于竖直方向上。在尚未调零时,当箭头向上,,当箭头向下,CBL上显示约为-(两者的绝对值相加的算术平均数约为当地的重力加速度)。为了使电梯静止时的加速度的值为零,应对其进行了调零。
将加速度探头上的箭头竖直向上,在“PHYSICS”程序主菜单“MAIN MENU”中选择5:ZERO PROBES(调零)。按5或ENTER,进入菜单“SELECT CHANNEL”,选1:CHANNEL1,根据提示在CBL上按TRIGGER。
设置触发阈值。
为了使数据的采集与电梯的运动同步进行,我们必须设置触发阈值。在“PHYSICS”程序主菜单“MAIN MENU”中选择4:TRIGGERING(触发)。按4或ENTER。(图9)
按1,选择触发类型1:INCREASING(递增的)。此触发类型表示当需采样的值(如:加速度)由小于预设触发阈值上升至预设阈值时,开始采样。(图10)
()。(图11)
采集预存为5%(即从开始采集数据前,预存的点数为采集总点数的5%)。(图12)
设置采集数据的数目(样本数)以及两采样点之间的时间间隔。
我们先利用钟表大致估测出电梯从一楼至四楼所用时间为15秒。为此,将采集数据的数目设置为150,,测量总时间为15秒。(图13、14)

按1或ENTER。(图15)
按ENTER,然后启动电梯,从一楼驶向四楼。(图16)
计算器报告已进入数据采集状态,CBL将自动开始测量。(图17)
数据采集完毕,TI-83计算器报告数据已被存入数组L1和L2。(图18)
按ENTER,计算器上显示加速度随时间变化的图线(“TIME GRAPH”)。(图19)