利用流光快门和频闪光源取代打点计时器做轨道小车类实验

近日,微主一直在考虑如何用流光快门和频闪光源组合替代打点计时器做轨道小车类运动学实验。

早期使用的是“流光快门+纽扣电池+自闪烁发光二极管”组合,这种组合会产生明显的拖影,是拖影有物理意义,可以用作数据分析,但是端点不好定位,因此误差较大,也不符合大众心理。

本次使用的是“流光快门+ESP32+发光二极管”组合,利用“充电宝+ESP32+发光二极管”制成占空比为2%的频闪光源,利用流光快门拍摄小车运动画面,利用几何画板分析实验照片,获取数据,得到结论。

将“充电宝+ESP32+发光二极管”制成占空比为2%的频闪光源简单缠绕固定,放置在轨道小车上,在与轨道平行的位置上放置一把参考标尺,在一侧利用手机支架固定好手机,把手机调节到“流光快门”模式,启动快门,放开小车,相机就自动记录下了小车运动的规律。

将拍摄好的实验照片导入到几何画板软件中,舍去开头点子密集的部分,每两个实际间隔当做一个计时间隔,标定计数点,然后测量每个计时间隔内小车走过的位移。

观察实验数据可以发现,获取的数据大致位0.06米、0.08米、0.10米、0.12米、,0.14米和0.16米,相邻计数周期内的位移增量大致相等,都约为0.02米,基本符合匀加速运动的规律。

随后,利用逐差法计算小车运动的加速度,可得加速度为0.512m/s^2。

以后有了这套设备,研究运动学实验就可以摆脱“交流电源+学生电源+打点计时器+纸带+刻度尺”组合,而是利用“电池盒+ESP32+发光二极管+几何画板”组合来研究轨道小车问题了,关键是这种组合的实验原理和数据分析方法与“打点计时器+纸带”组合实验相一致。

但是,这种操作这顿时高大上了许多,有没有?

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