《用气垫导轨测量速度与加速度PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用气垫导轨测量速度与加速度PPT课件.ppt（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 测量速度 加速度及验证 牛顿第二运动定律 制作 赵敏福 基础物理实验中心 气垫导轨上的实验 1 实验目的 1 学习气垫导轨和数字毫秒计的正确使用 2 掌握在气垫导轨上测量速度和加速度的方 法 3 研究力 质量和加速度之间的关系 实验仪器 气垫导轨及附件 通用电脑计时器 气源 垫块 2 实验原理 将已经调平的气垫导轨的一端垫上一个厚度为h的垫块 就 得到了一个比较理想的光滑斜面 滑块在倾斜导轨上的运动可视 为匀变速直线运动 忽略了摩擦力和空气阻力 1 速度的测量 物体作直线运动时 其瞬时速度的定义为 4 1 由于滑块上用来测量速度的挡光片总有一定宽度 所以当滑块不 是作匀速运动时 我们不能按
2、4 1 式来测量出滑块的瞬时速 度 只能得到滑块在一段时间内的平均速度 4 2 并以平均速度来代替瞬时速度 式中 是滑块上挡光片的挡光距 离 3 加速度的测量 在气垫导轨上测量加速度依据的是匀变速 直线运动的基本公式 4 3 4 4 4 5 4 6 其中 和 分别为 和 时刻滑块的瞬时速度 为滑 块在 时间内的运动距离 即两个光电门之间的距离 为 滑块的加速度 4 7 式中 时重力加速度 是导轨下端单支脚到双支脚连线的 垂直距离 4 实验内容 1 接通光电计时系统 计时器功能选择在S2 位置 2 接通气源 调节导轨呈水平状态 先用静态调节法使导轨基本水平 然后从 导轨一端给滑块一定的初速度 推
3、一下滑 块 用动态调节法使导轨处于水平状态 3 测量速度和加速度 5 仪器用具 气垫导轨 大小滑块 光电门 垫块 毫秒计 电子天平 游标卡尺 刻度尺 滑块 光电门 毫秒计 气垫导轨 垫块 返回 6 气垫导轨是利用气源将压缩空气吹入导轨管腔 再 由导轨表面上的小孔喷出气流 在导轨与滑块之间 形成很薄的气膜将滑块浮起 使滑块能在导轨上作 近似无阻力的直线运动 使实验结果更接近理论值 导轨工作面和滑块内表面有较好的光洁度 且二者 精密吻合 使用前要用酒精擦拭干净 使用时要先 通气 再把滑块放入气垫导轨上 严禁在未通气前 就将滑块放在导轨工作面上滑动 以免擦伤导轨表 面 使用完毕后 应先取下滑块 然后
4、再关闭气源 注意不要用硬物碰伤导轨和滑块的工作面 7 1 测量频率输入口 2 显示屏 3 功能转换指示灯 4 测量单位指示灯 5 功能选择复位键 6 数值转换键 7 取数键 8 电磁铁 图为MUJ 6B电脑通用毫秒计前面板示意图 8 1 P1光电门插口 外侧兼电磁铁插口 2 P2光电门插口 3 频标输出插口 4 电源开关 5 电源线 图为MUJ 6B电脑通用毫秒计后面板示意图 9 功能转换键 用于功能的选择及对显示数据的取 消或复位 先清零复位 后转换功能 数值转换键 用于挡光片宽度设定及测量单位的 转换 每次开机时 挡光片宽度自动设定为 1 0cm 时间自动设定为10个周期 当所用挡光 片宽
5、度与设定的挡光片宽度数值不相符时 可重 新设定 在已存入实验数据的情况下 按住数值 转换键不放 就可重新选择所需要的挡光片宽度 否则速度和加速度的数值将是错误的 新设定 的数值将保留到关闭电源为止 数值提取键 做完实验后 数据自动存入该键 当存储满后 实验数据不再存入 可用此键提出 前几次实验值 取完数据后 可用功能复位健改 变实验功能及改变挡光片设定宽度的方法实现复 位清零 10 功能测量 1 计时 s 测量P1或P2两次挡光时间间隔及滑块通过两光电门的速 度 1 连接好光电门 功能设定在计时状态 2 让带有U型挡光片的滑块通过光电门 即可显示需要测量数据 2 加速度 a 测量滑决通过每个光
6、电门的速度和通过相邻光电门 的时间或这段路程的加速度 1 功能设定在加速度状态 2 在使用两个光电门的情况下 让带U型档光片的滑块通过光电 门 计数器将循环显示下列数据 1 第一个光电门 第一个光电门测量值 2 第二个光电门 第二个光电门测量值 1 2 第一至第二光电门 第一至第二光电门测量值 11 3 碰撞 S 将P和P各接一只光电门 1 设定碰撞功能 2 使两只带U型档光片的滑块相撞 计数器 将显示下列数据 P1 1 P口光电门第一次通过 P口光电门第一次测量数据 P1 2 P口光电门第二次通过 P口光电门第二次测量数据 P2 1 P口光电门第一次通过 P口光电门第一次测量数据 P2 2
7、P口光电门第二次通过 P口光电门第二次测量数据 注意 未被挡光的那一次将被省略 12 4 周期 T 测量简谐运动1 100周期的时 间 1 设定周期功能 2 按住应数值转换键 确定所需周期数 3 在滑块上安装挡光片 使滑决做简谐运 动 当达到设定的周期数时 将自动显示总时 间 5 计数 J 测量遮光次数 6 测频 可测正弦波 方波 三角波及调幅 波 由测频输入口输入 7 电周期 与测频相同 13 思考题题 1 气垫导轨调 水平的目的是为了保证滑块所受的 为零 实验 中考虑到滑块与导轨 之间有空气粘滞摩擦力存在 当滑 块从左向右运动时 调节单 脚螺钉 使测出滑块经过 两个光电 门的时间 差 ms 并且从右向左运动时情况相同 则可认为气轨达到水平 2 为了保护气垫导轨的表面和滑块的内表面 操作时应先 后放 实验结束 应先 后 14 15
