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常见的在气垫导轨上测速度和加速度
在气垫导轨上测速度和加速度 实验目的 原理和方法 仪器和器材 ●气垫导轨和滑块 气垫导轨的剖面是中空的 铝制型材,两面有两排小孔. 有压缩空气喷出,使滑块和导轨之间形成空气膜,产生一个 近似于没有摩擦的环境。 ●MUJ-4B电脑计时器 计时器的工作原理 凹槽滑块通过一个光电门时有两次挡光, 滑块通过一个光电门的平均速度为 实验内容 1.调节导轨水平 ●静态调节●动态验证 2.调节光电计时系统 ●调节光电门的位置和状态 选用凹形挡光片 ●MUJ-4B电脑计时器 打开电源,选择“S2”功能 3.测量并绘制v2~s图,用图解法求加速度a h>2cm,改变s 5~6次,每次测量5组Δt1、Δt2, 求平均值,计算v2,作v2~s图,由斜率求加速度a 的值。(由截距验证v0) 数据记录表格 4.验证牛顿第一定律 固定距离S 值,改变高度h值 5~6次,测量并记 录5组Δt1、Δt2,求平均值,计算加速度a,作a~h 图,用外推法得到h=0时的加速度a的值,验证牛顿 第一定律。 数据记录表格 补充:作图法 直观、形象,准确度要差一些. 实验图线的绘制: 图纸大小的选择 坐标的标记和分度 实验点的标志 图线的描绘 图线的注解和说明 图纸的描绘 注意点: 1.坐标轴的起点坐标不一定为零,原则是使作出的图线充满整个图纸。 2.坐标轴的分度:作图纸的最小分度 代表有效数字准确数的最后一位。 3.实验点的标识必须明显、突出。 例如,可以用“ ”等符号。 图解法: 外推法: 可以方便地得到实际上无法测量的点的量值。 求经验公式: 用解析法和图解法可以求得经验公式,也可以利用图解法求得截距和斜率,进而求得相应的物理量。 注意:不能用实验点求斜率。 * 气垫导轨 1. 在倾斜的气垫导轨上用光电计时法研究滑块在斜面上的运动规律,验证匀加速运动的三个基本公式; 2. 理解本实验采用的实验方法及理论依据; 3. 掌握气垫导轨的结构,工作原理及滑块的速度和加速度的测定方法; 4. 掌握毫秒计时器的使用方法; (1) s θ L h 光电门Ⅰ 光电门Ⅱ 原理: 匀加速运动的三个基本公式 方法1:根据(1)式,测出两个速度和距离S,作图求直线 斜率得加速度。 在倾斜的气垫导轨上用光电计时法测量滑块在斜面上通过光电门1和2的速度,验证匀加速运动的三个基本公式。 方法2:由牛顿第二定律,倾角为θ的 斜面上,物体的加速度为 测出L、h可得a 实验要求:根据上述原理和方法设计实验步骤,设计数据表格 由牛顿第二定律,倾角为θ的斜面上,物体的加速度为 (2) 在公式(1)中,将s看成变量x ,v22 看成是s 的函数,v22~s 就是一条直线,直线的斜率k为加速度的两倍。 由公式(2)可以看到,加速度a和h成线性关系,在a~h图中利用外推法可以验证牛顿第一定律。 Ⅱ Ⅰ s θ L h 光电门Ⅰ 光电门Ⅱ 气垫导轨 挡光片 滑块 压缩空气 光电门 滑块 挡光片 气垫导轨 功能:与气垫导轨、自由落体仪、斜槽轨道、单摆配合使用。可测得并记忆、存储多组实验数据。 机器自检:按住转换键不放,再开启电源开关,数码管显示“2222”、“5.5.5.5”,发光二极管全亮,显示“263.7”ms,说明仪器程序,光电门输入正常。若整机无计时功能,检查光电门是否正常。 存放时每半年通电一次 技术参数: 1.显示方法:采用4位0.8〞数码管 2.计时范围:0.00ms~999.9s 3.光电门插口: 2 4.电磁铁插口电压: 5V 5.电源电压:220V+/-10%AC 6.外形尺寸:200×176×70㎜3 功能设置:功能键:七种功能转换及取消显示数据;转换键:在计时1和2、周期功能中显示存入值。 1.计时1:可连续测量每个光电门的挡光时间,并可存储20次的时间测量值,按下“转换键”可查看。 2.计时2:可连续测量两次档光时间的间隔,并可存储20次的时间测量值,按下“转换键”可查看。 3.碰撞:等质量、不等质量碰撞,可一次完成气垫导轨碰撞实验4个时间值的测量。做完实验后仪器循环显示: P 1.1 P1口光电门第一次通过 xxxx P1口光电门第一次测量时间 P 1.2 P1口光电门第二次通过 (或P2.3 P2口光电门第三次通过) xxxx P1口光电门第二次测量时间 (xxxx P2口光电门第三次测量时间) P 2.1 P2口光电门第一次通过 xxxx
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