普物力学试验1.PDFVIP

力學實驗一 加速度與牛頓第二運動定律 1. 目的： 觀察等加速度運動，驗證牛頓第二運動定律。 2.原理： 牛頓第二運動定律為 F ma (1) m 在本實驗中以作用於質量 的重力，克服滑車與氣墊軌之間的滑動摩擦力後， 2 m 帶動其本身及另一質量 ，在平面上做等加速度運動（架設如圖1-1），故 1 m g (m m )a (2) 2 1 2 式中忽略了細繩質量及滑輪的轉動慣量。 3.儀器： (1) 氣墊軌：軌道的角度可以用腳架上的螺絲調整。 (2)空氣幫浦(air pump) 。 (3)滑車。 (4)光閘（圖 1-2 ）：以光束啟動或停止計時器，有四種使用模式。  阻斷(GATE)模式：測量光束遮斷的時間，適用於速度測量。  脈衝(PULSE)模式：測量兩次遮斷光束的時差。計時始於第一次遮斷， 止於第二次遮斷。  單擺(PENDULUM)模式：測量一次振動的週期，即第一次到第三次遮斷 的時距。[ 本次實驗用不到此功能 ]  手控模式：用啟動／停止鈕控制。[ 本次實驗用不到此功能 ] ※光閘有記憶功能，在阻斷或脈衝模式，記憶鈕轉向”ON”時，可做第二次 測量， 計時器先顯示第一次測量的時間，記憶鈕轉到”READ”時顯示第二次測量 的時間。 (5) 釣魚線、砝碼、砝碼架、可移動式滑軌端點、電子秤(共用) 。 4.步驟： (1) 利用水平儀將軌道調整至約為水平，打開空氣幫浦，將滑車置於氣墊軌上， 調整氣墊軌的螺絲高度直至滑車不會往任一邊滑動為止。 (2) 決定兩光閘距離s ，並記錄之。 (3) 以釣魚線連接滑車及砝碼架。 (4) 光閘選用(GATE)模式，使用公式為 2 2 。在第一個光閘前一小段 v v 2as 0 距離固定滑軌端點，讓滑車每次實驗時皆由同一位置出發。記錄兩光閘間的 距離(s) ，利用滑車上遮光器的長度除以滑車分別經過兩光閘時的時間( t0 及 t ) ，可計算出滑車經過兩光閘時的速度( v0 及v ) ，即可計算出滑車加速度。 (5) [ 實驗時滑車兩邊的砝碼須平均掛置。] 取1g 、2g 、5g 、10g 砝碼各兩個，逐一 將滑車上的砝碼每兩個置換於砝碼架上，如表一 [ 即逐漸增加下垂砝碼質量m2 但總質量(m m ) 不變 ] ，重覆步驟(5)量測時間，計算加速度。 1 2 m (6) 固定下垂質量 ，將滑車上的砝碼逐漸取下， [ 意即改變總質量 2 (m m ) ] ，重覆步驟(5)量測並記錄時間如表二，計算加速度。 1 2 (7)實驗結束後，先將滑車自軌道取下，再關閉空氣幫浦。 5.實驗記錄： 表一 固定總質量( m m )的系統 1 2 砝碼架質量 ( m0 ) = g 滑車質量 (M) = g