气垫导轨粘滞系数的测定.docVIP

气垫导轨粘性阻尼常数的测定 本实验主要是比较测量b值的两种方法的优劣，需要掌握的是气垫导轨阻尼常数的测量方法，通过实验过程及结果分析影响阻尼常数的因素，掌握阻尼常数的物理意义。 ①两次下滑法： 如图一所示，将待测气垫导轨倾斜一个小角度θ，在该气垫导轨上相距为S的两个位置安装光蛋们P1和P2，然后是质量为m的滑块从导轨的最高点或靠近最高点某位置自由下滑，此时滑块所受到的下滑力为F=mg*sinθ，空气粘性阻力为fm，射滑块通过光电门P1的速度为P1的速度为V1，通过光电门P2的速度为V2，通过两光电门之间的距离（即从P1至P2） 所需的时间为t。根据牛顿第二定律和匀加速直线运动公式，同时计入速度损失，得 由上式可解得 由于气垫导轨倾角θ无法确定，若利用上式求出b值会带来很大的误差。 为了消除倾角θ对测量的影响，我们设法把sinθ从b值的计算公式中消除掉，具体方法是：保持待测气轨的倾角θ不变，改变两个光电门P1和P2的位置，使他们的距离为，然后使滑块从同一高度位置再次作自由下滑运动，设此时滑块通过光电门P1的速度，铜鼓啊光电门P2的速度为，通过两个电光门之间的距离所需的时间为，如图2所示，与上述同理有 联解上述公式，得 上述公式即为用新方法测定气垫导轨粘性阻尼常数的公式。式中已不存在sinθ，即不存在倾角θ的影响，只要用光电计时器分别测出，，，，，。用物理天平测出滑块质量m（含挡光片质量），用气垫导轨上的标尺（米尺）测出P1，P2两个光电门之间的距离及，将所得数据代入上述公式中，即可准确可靠地求出待测气垫导轨的b值。 ②原方法 如图1，质量为m的滑块在倾角为θ的气垫导轨上滑动。由气体摩擦理论可知：滑块会受到空气对它的阻力，当速度不太大时，该力正比于速度，即，根据牛顿第二定律有 设滑块经过P1和P2时的速度分别为和，经历的时间为，P1，P2之间的距离为。由以上关系易得 即： 为了消除b的倾角θ，可再增加一个同样的方程，即让滑块在从P2返回到P1对应的速度分别为和，经过时间返回过程受力图如图3。 同样由牛顿第二定律有 由始末条件，可解得 实验步骤如下： 一、1.打开电源，用抹布擦净气垫导轨，并连接好光电门与数字毫秒计数器； 2.调节水平，将一滑块在导轨上由静止释放，若滑块静止，则导轨水平，否则需要调节 调平螺母，使其水平； 调平后，选择一厚为h的垫块将导轨一端垫起，将两光电门固定在导轨上相距为处， 并选择数字毫秒计数器的加速度档； 将质量为的滑块从P1上方的某一位置处释放，记下滑块两次经过光电 门的时间、，并记下经过两光电门之间的时间； 将两光电门的距离改为，并重复步骤4，并记录下，及； 用游标卡尺测出挡光板的长度，并用物理天平测出滑块质量。 二、1.打开电源，用抹布擦净气垫导轨，并连接好光电门与数字毫秒计数器； 2.调节水平，将一滑块在导轨上由静止释放，若滑块静止，则导轨水平，否则需要调节 调平螺母，使其水平； 调平后，选择一厚为h的垫块将导轨一端垫起，将两光电门固定在导轨上相距为处， 并选择数字毫秒计数器的计时1档和计时2档； 将质量为的滑块从P1上方的某一位置处释放，记下滑块两次经过光电 门的时间，，并记下经过两光电门之间的时间； 重复步骤4，但记录数据变为滑块发生碰撞后回弹经过两光电门的时间，及经过 两光电门之间的时间； 用游标卡尺测出挡光板的长度，并用物理天平测出滑块质量。 实验数据如下： 一、两次下滑法 1 39.24 0.2551 25.83 0.3875 39.14 0.2557 28.46 0.3517 2 39.40 0.2541 25.87 0.3869 39.77 0.2517 28.79 0.3477 3 39.34 0.2544 25.99 0.3851 39.73 0.2520 28.74 0.3483 4 39.53 0.2532 25.75 0.3887 39.78 0.2516 28.75 0.3482 5 39.30 0.2547 25.84 0.3874 39.13 0.2558 28.46 0.3517 6 38.88 0.2575 25.58 0.3913 39.07 0.2562 28.50 0.3512 7 39.79 0.251