描述物体运动最好的方式之一就是绘制出位置、速度、加速度随时间的关系图像。从以上的图像中可以得到物体的运动方向、运动速度、运动距离，并且可以知道它是在加速还是减速。在本实验中，你将通过一个运动传感器测量自己在教室内的走动，并绘制实时图像来验证这些信息。

运动传感器可以测量它发出的一束高频声波脉冲经运动物体反射，并返回到探测器这个过程的时间。通过这个时间和声音的传播速度，采集器可以计算得到传感器与物体间的距离，也即物体的运动位置。又通过位置的变化可以计算出物体的速度和加速度。所有这些信息都可以绘制成图像。而对运动图像的定性分析可以帮助你深入了解运动学的概念。

实验目的

• 分析学生在教室中行走的运动情况

• 猜想、手绘、验证位置随时间变化的运动图像

• 猜想、手绘、验证速度随时间变化的运动图像

实验材料

电脑                                                       

Logger Pro                               

威尼尔采集器 

威尼尔运动传感器                         

胶带                                                         

米尺

问题讨论

1、以下是四个位置与时间的关系图像。请选出与描述相匹配的运动情形，并说明原因。

a.      物体保持静止

b.     物体沿着正方向匀速运动

c.      物体沿着负方向匀速运动

d.     物体从静止沿着正方向加速运动

2、以下是四个速度与时间的关系图像。请选出与描述相匹配的运动情形，并说明原因。

a.      物体保持静止

b.     物体沿着正方向匀速运动

c.      物体沿着负方向匀速运动

d.     物体从静止沿着正方向加速运动

实验步骤

第一部分预备实验

1、连接运动传感器到采集器的数字接口，设置灵敏度开关为“球/行走“状态

2、把运动传感器放置在一个至少有4米长的开阔空间，在地板上使用短条的胶带，标出离运动传感器1米，2米，3米和4米的位置。

3、从“物理使用Vernier”文件夹中，打开文件“01a 图跟随”。观察位置读数。来回移动并确认读数有效。

4、当你以恒定的速度离开传感器时，使用Logger Pro来产生你的运动图。要做到这一点，请站在距离运动传感器约1米的地方，并请实验室小伙伴帮忙点击。当你开始听到滴答声时，慢慢远离移动传感器。

5、检查图像。猜想并画出当你加快脚步时，位置与时间的关系。使用“运动传感器”检验你的预测。

第二部分位置与时间的图形匹配

6、打开实验文件“01b 图跟随”。将显示一个设定好的位置与时间的目标图像。

7、试着描述你将通过怎样的行走方式能产生上面的目标图像。

8、为了验证你的猜想，请选择一个起始点，然后站在这个点上。通过单击开始数据采集。当你听到运动传感器发出的滴答声时，用能与电脑屏幕上图像匹配的运动方式来行走。

9、如果你不成功，重复这个过程，直到你的动作与屏幕上的图形紧密匹配。打印或绘制出你所有尝试中最好的数据图像。

10、 从“数据”菜单中选择“删除数据组”，然后单击”生成图匹配”图标。显示新的目标图形。使用新的目标图形重复步骤7-9。

11、在回到第三部分之前，回答第二部分的分析问题。

第三部分  速度与时间的图形匹配

12、打开实验文件“01d 图跟随”， 将显示一个设定好的速度与时间的目标图像。

13、试着描述你将通过怎样的行走方式能产生这个目标图像。

14、为了验证你的猜想，请选择一个起始点，然后站在这个点上。通过单击开始数据采集。当你听到运动传感器发出的滴答声时，用能与电脑屏幕上图像匹配的运动方式来行走。匹配速度图像与匹配位移图像相比要更困难。重复你的实验直到获得较好的图形匹配，打印或绘制出你最好的匹配图。

15、从“数据”菜单中选择“删除数据组”，然后单击”生成图匹配”图标 。显示新的目标图形。使用新的目标图形重复步骤13-14。

16、拿掉地上的胶带

17、继续第三部分的问题分析。

实验分析

第二部分位移与时间图像匹配

1、描述一下：你通过怎样的行走方式来匹配每个图像。

2、解释位移与时间图像中斜率的意义。对正斜率和负斜率进行讨论。

3、位移与时间图像的斜率为0，对应哪种类型的运动？

4、位移与时间图像的斜率为常数，对应哪种类型的运动？

5、位移与时间图像的斜率是变化的，对应哪种类型的运动？用运动传感器来验证你对这些问题的回答。

第三部分速度与时间图像匹配

6、描述你在每个匹配图像时是如何移动的。

7、速度与时间图像的斜率为0，对应哪种类型的运动？

8、速度与时间图像的斜率不为0，对应哪种类型的运动？用运动传感器来验证你的回答。

知识扩展

1、举行一场图形匹配挑战。从数据菜单中选择清除所有数据。使用Logger Pro中的“预测“工具来绘制位置与时间的关系图：从“分析”菜单中选择“绘制预测”，绘制一个新的目标图。在课堂上找另一名学生来匹配你的图表。让其他学生以同样的方式挑战你。

2、以类似的方式创建速度与时间的挑战。