氣墊導軌實驗

氣墊上的直線運動

實驗目的：

1、了解和熟悉本實驗軟件

2、運用本軟件測量瞬時速度，研究斜面上的勻加速直線運動 3、運用本軟件驗證牛頓第二定律

實驗儀器：

微機，《大學物理仿真實驗》軟件（第二部分，中科大）

實驗原理：

1、瞬時速度的測量

v?

ds?s?

dt?t

?s：U型擋光片兩次擋光的距離間隔，為1厘米。 ?t：數(shù)字毫秒計讀數(shù)，單位毫秒。

2、滑塊在傾斜導軌上的運動

滑塊在斜面上所受合外力如圖所示： mgsin??ma

a?gsin?

斜面傾角不變時，加速度為一常數(shù)。

tg??

1.5cm60cm

?v0?0 vt?at

s?

12at22 v?2as

v2a?

2s 得：

g?

斜面加速度測得后，可計算得重力加速度為：測得數(shù)據(jù)自動填入如下表格：

a

sin?

以上數(shù)據(jù)處理可用圖線法或最小二乘法。

3、驗證牛頓第二定律

F合?M總a

本實驗把整個系統(tǒng)作為一個研究對象，過程中保持M總不變。

M總?MS?me?整盒砝碼?砝碼托盤?450.0?0.3?10.0?1.0 （克）

整個系統(tǒng)如圖所示：

實驗過程中數(shù)據(jù)自動填入如下表格：

以上數(shù)據(jù)處理也可用圖線法或最小二乘法。

實驗內(nèi)容與步驟：

1、加速度測量

（1）、啟動微機，運行本實驗軟件，進入相應實驗界面，在主界面上按下鼠標右鍵，選擇實驗項目并進行有關(guān)預習。在預習的'基礎(chǔ)上進行以下操作。

（2）、氣墊導軌的調(diào)平與數(shù)字毫秒計的使用

靜態(tài)法調(diào)平：調(diào)節(jié)導軌的縱向水雙支角螺絲，橫向水平單支腳螺絲，直到滑塊在導軌任何位置都能保持不動或做極緩的來回滑動為止。

動態(tài)法調(diào)平：讓滑塊以初速度

v0先后通過兩個相距60厘米的光電門，若滑塊通過兩個

光電門所用的時間差小于1毫秒，便可認為導軌已調(diào)平。

數(shù)字毫秒計的計時方式選B檔，使用U型擋光片，此兩項內(nèi)容均為默認設(shè)置。 （3）、通過物體在斜面上的勻加速直線運動測a與g。

①、進行本部分實驗內(nèi)容時，單支腳一端自動加一墊塊，厚1.5厘米，兩端支腳間距60厘米。

②、光電門一個，距離最右端40厘米（圖示沒有畫出）。

③、使滑塊以零初速度從左距光電門20厘米處自由下滑，計時器自動記下所顯示的擋光間隔?t，重復本操作3次，以上數(shù)據(jù)自動填入實驗界面上所顯示的數(shù)據(jù)表格，此時：

vt?

?s

?t 。

④、改變s取值，分別取30、40、50、60厘米，重復上一項測量，采用最小二乘法處

理數(shù)據(jù)。

2、驗證牛頓第二定律

⑴、實驗裝置及實驗條件軟件本身已設(shè)置好。

⑵、把砝碼盒中的四個砝碼1g、2g、2g、5g（合計10g），都放在滑塊上（初始狀態(tài)）。注意：本處實驗程序界面有誤，界面上顯示滑塊上沒有砝碼也應作如上理解，即作為有砝碼理解。

⑶、實驗過程中，保持滑塊上的擋光片至右側(cè)光電門的距離s不變，一般取60厘米。 ⑷、讓滑塊在托盤所受重力提供的拉力下做第一次初速度為零的勻加速直線運動，重復3次，數(shù)據(jù)將自動填入表格。

⑸、從滑塊上取下一個2g砝碼（即從砝碼盒里單擊一個2g砝碼），砝碼自動進入砝碼托盤，重復上一實驗步驟。

⑹、分別組合取下2g、4g、6g、8g、10g砝碼，放入托盤（托盤上沒有的砝碼應理解為在滑塊上），重復⑷的步驟，直至測量數(shù)據(jù)填滿表格，最后可對數(shù)據(jù)進行手工處理或直接記錄數(shù)據(jù)。

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