實驗2物體速度加速度的測定.doc

實驗2 物體速度加速度測量1 實驗目的1）學會使用氣墊導軌和數(shù)字毫秒計。2）掌握測量速度和加速度。3）觀測、驗證簡諧振動的運動規(guī)律。2 實驗儀器氣墊導軌、滑塊，數(shù)字毫秒計，彈簧。3 實驗原理3.1速度和加速度的測量 物體作直線運動時，如果在t時間間隔內，通過的位移為x，則物體在t的時間間隔內的平均速度V為： （1）當t趨近于零時，平均速度的極限值就是該時刻（或是該位置）的瞬時速度。當滑塊在氣墊導軌上運動時，通過測量滑塊上的檔光板經(jīng)過光電門的檔光時間t和測量檔光板的寬度x（見圖2-1）。即可求出滑塊在t時間內的平均速度v。由于檔光板寬度比較窄，可以把平均速度近似地看成滑塊通過光電門的瞬時速度。檔光板愈窄，相應的t就愈小，平均速度就更為準確地反映滑塊在經(jīng)過光電門位置時的瞬時速度。在水平的氣軌上的滑塊，如果受到水平方向的恒力作用，則滑塊在氣軌上作勻加速度運動，分別測量滑塊通過兩個光電門時的初速度和末速度，并測出兩個光電門的間距S，則滑塊的加速度a為： (2)在水平的氣軌的傾斜度調節(jié)螺絲下面，墊進墊塊。 圖 2-1 擋光板如圖2-2所示，使導軌傾斜，滑塊在斜面上所受的合力為mgSin 是一個常量，因此，滑塊作加速度直線運動，即： （3）式中L為導軌地腳螺絲間的距離，h為墊塊的厚度。由（2）（3）兩式可得： （4）圖2-2 氣墊導軌示意圖 4 實驗內容及步驟4.1.1接通數(shù)字毫秒計 1）將數(shù)字毫秒計開關打開，顯示屏上顯示“P”，表示數(shù)字毫秒計處于待測狀態(tài)。2）將輸入選擇鍵置于白熾燈，光電門上的小燈珠亮。3）將功能/修改鍵置于。4）將時標/預置鍵置于0.1ms ( 即顯示屏上的左邊第1位)。 5）用鉛筆桿對任一光電門作短暫擋光，毫秒計開始計時，顯示屏上左邊第1位出現(xiàn)“一”桿，若再檔一下光，毫秒計就顯示數(shù)據(jù)，表示毫秒計光電系統(tǒng)正常工作。 6）按復位鍵進行更換測量方式。然后重新選用功能/修改鍵設定儀器測量方式。4.1.2調節(jié)氣墊導軌水平 1）滑塊靜止判斷法：通氣后將滑塊置于導軌上的任何位置，若滑塊都能靜止不動（或基本上不動），則可認為導軌已調平，否則，繼續(xù)調單腳螺絲，直到水平為止。 2）滑塊運動判斷法：將功能/修改鍵置于方式，滑塊插上空心檔光板，讓運動的滑塊以一定速度先后通過相距約50cm的兩個光電門，若毫秒計上，顯示的兩個時間兩近似相等，則可認為導軌已調水平，否則要繼續(xù)調節(jié)螺旋，直到水平為止。3）調水平后，在導軌的一端墊上一塊厚1.00cm的墊塊，使導軌傾斜。4）調整光電門的位置。將光電門置于標尺100.00cm處，置于標尺的50.00cm處，使。 5）讓滑塊從導軌的高端自由滑下，測出滑塊經(jīng)過第一個光電門和第二個光電門的檔光時間和。（用空心檔光片，擋光片的寬度為。）重復測量8次，并確定滑塊經(jīng)過兩光電門位置的速度、加速度及其不確定度。6）把墊塊換到導軌的另一端，按照步驟5再測，兩次取平均值。7）用（4）式計算重力加速度。五 數(shù)據(jù)處理要求1） 時間測量數(shù)據(jù)記錄表格。t1(s) t2(s) t1(s)(墊塊在另一端) t2(s)(另一端) x(cm) S(cm) h(cm) L(cm)0.0255 0.0375 0.0306 0.0440 1.00 50.00 1.00 135.00 0.0255 0.0377 0.0306 0.04420.0256 0.0378 0.0306 0.04450.0255 0.0383 0.0308 0.04400.0254 0.0380 0.0305 0.04430.0255 0.0380 0.0307 0.04460.0254 0.0381 0.0306 0.04390.0254 0.0381 0.0305 0.04412） 計算速度、加速度測量平均值及不確定度。 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ；3） 計算重力加速度測量平均值及不確定度。4）實驗結果六 注意事項 1氣墊導軌使用注意事項1）導軌表面和滑塊都是經(jīng)仔細加工，兩者配套使用，不要隨意更換。實驗中嚴禁敲、碰、劃傷破壞表面的光潔度。導軌未通入壓縮氣體時，不許將滑塊放在導軌上面滑動，滑塊要夾裝或調整檔光板時，要把滑塊從導軌上取下，裝好后再放上去，以防挫傷表面。2）實驗前，導軌表面和滑塊內表面要用棉花沾少許酒精擦洗干凈。實驗完畢，要先取下滑塊，把所有的附件放入附件盒，然后再關掉氣源。2數(shù)字毫秒計的使用注意事項：毫秒計是精密儀器，使用前應仔細閱讀有關附錄，如果儀器發(fā)生故障，要及時向教師反映，不得自行隨意亂按面板按鍵。4） 時間測量數(shù)據(jù)記錄表格。t1(s) t2(s) t1(s)(墊塊在另一端) t2(s)(另一端) x(cm) S(cm) h(cm) L(cm)0.0280 0.0414 0.0287 0.0443 1.00 50.00 1.00 135.00 0.0280 0.0421 0.0283 0.04360.0282 0.0424 0.0281 0.04390.0280 0.0418 0.0288 0.04360.0280 0.0415 0.0284 0.04360.0281 0.0415 0.0286 0.04385） 計算速度、加速度測量平均值及不確定度。 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ；6） 計算重力加速度測量平均值及不確定度。 幾個要點1、 數(shù)字毫秒計的用法，主要是P1和P2方式，P1