纸锥下落测速度之实验探究
(2017-12-15 14:35:27)
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纸锥实验实验探究多次测量取平均值 |
分类: 实验 |
周三听了学校新来的物理教师《速度》一课,对老师在上课过程中所采用的纸锥实验进行了讨论,讨论过程还是很有意思的。
实验要求学生做三次实验,同一纸锥从同一高度下落,使用机械秒表测量纸锥从1.8米高度下降至地面所用的时间,再通过公式进行计算,算出三次实验中纸锥的下落速度,最后求取一个平均值。纸锥下落实验,从同一高度下落,速度是否恒定?只能够说基本稳定。既然说是基本稳定,那么能否计算其平均的速度,也就是多次测量求平均值?另外纸锥从1.8米高度静止下落,这个高度值,能否从纸锥静止时纸锥的底部测量?
如果要细究看来都存在这样或那样的问题,什么样的值可以用来多次测量求平均值?金属块的密度值可以,电阻值可以,小灯泡的电功率就不可以,为什么?那么这里的纸锥下落速度可以吗?我们首先来看纸锥的下落轨迹,它不是直线运动,而且有一个短暂的加速过程,这就使得纸锥的下落速度不是一个相对确定的值,只能说是一个大概值,一个不确定的值,应该是不可以求其平均值的。我们说多次测量求平均值的方法,主要是用来减少误差,希望通过多次测量减少误差,以接近真实的值。纸锥下落实验,本身不具有一个固定的值,就不存在通过多次测量求平均,得到一个误差更小值的必要。
为了减少误差,可以考虑将纸锥底部开一个小孔,用一根棉线串入,让纸锥从2米的高度开始下落,测量其通过1.8米所用的时间,这样纸锥下落的速度就是一个相对准确的固定值了,这样的多次测量取平均值或许更有意义。教室里四五十个人,实验中围在纸锥实验周围的学生要五六个,甚至七八个,人走动时气流的变化,都可以使纸锥沿着曲线下落,每次只能测量其下落的高度值,而非直正运动的轨迹,而且每次下落这样的轨迹都可能相差很大,因此多次测量求平均的办法测量其平均速度,是没有意义的。