研究步行的运动

　　如果你在一条直线上行进，并且保持最均匀的步伐，例如一秒钟跨两步，那么你一定认为你是在做匀速直线运动，是这样的吗？做了下面的实验，你就可能有更深的认识。

　　请一个同学协助你共同完成这一实验。把一条5米的纸带别在你的腰带上，纸带穿过桌上的打点计时器的带孔，启动打点计时器电源，你从背靠桌边开始均匀向前运动，如图2．1－1所示。在行进中，纸带随同你前进，留下了一系列打点的痕迹。

　　实验后取下纸带，以前面清楚可辨的一点作为计数零点，每隔10点圈一个计数点，标上计数点序号n，再用直尺测出各计数点到计数零点的距离d_n。计数周期T＝0．02×10＝0．2（秒）。

　　某一点n的即时速度可以这样来计算：测出某计数点n到其后0．02秒的另一点间的距离△s_n （注意：这一点并非计数点），求出其间的平均速度△s_n/△t（△t＝0．02秒），由于所取的时间很短，可以把这个平均速度看作是第n点的即时速度。用这样的方法逐一算出各计数点的即时速度。

　　再由公式a_m＝(v_n－v_n-1)/T求出相邻计数点区间的加速度a_n。将上述测量数据记录在表格中。

　　根据上述测量数据作位移d_n、即时速度v_n和加速度a_n随时间t的变化图象。

 

　　根据你画出的图象思考下列问题：

　　（1）在什么条件下可以把上述运动看成是匀速直线运动？在什么条件下不能把它看成是匀速直线运动？

　　（2）是否速度越大，加速度也就越大？是否速度的变化越大，加速度也就越大？请根据实验结果说明加速度这个概念与速度、速度的变化有什么区别和联系。

　　（3）产生上述运动变化的原因是什么？

　　对这个问题可以通过仔细的观察寻求答案。人在走路的时候，是靠后脚对地面的作用而获得地面对人的推力的，从而产生向前的加速度。随着重心的前移，推力的大小在变化，加速度大小也就变化了。当人的前脚着地的时候，地面对人的作用是阻碍其向前运动的，因此会使人产生负的加速度，即使人做减速运动。人在不断地迈步前进的过程中，力在作周期性的变化，加速度也就作周期性的变化。

 

选自：《高中物理课外实验》