气垫导轨阻尼常数的测量实验报告.doc

气垫导轨阻尼常数的测量实验报告
姓名:谭伟学号:2008213481 院系:物理学院
实验目的
掌握气垫导轨阻尼常数的测量方法,测量气垫导轨的阻尼常数;
学习消除系统误差的试验方法;
通过实验过程及结果分析影响阻尼常数的因数,掌握阻尼常数的物理意义。
实验仪器
气垫导轨、滑块2个、挡光片、光电门一对、数字毫秒计数器、垫块、物理天平、游标卡尺.
实验原理
1、含倾角误差
如图3,质量为m的滑块在倾角为的气垫导轨上滑动。由气体的摩擦理论可知,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v,即。滑块的受力示意图如图所示,据牛顿第二定律有
(1)
设滑块经过k1和k2时的速度分别为v1和v2,经历的时间为t1,k1、k2之间的距离为s. 由以上关系易得
(2)
即: (= ) (3)
图1
2、不含倾角误差
为了消除b中的倾角,可再增加一个同样的方程,即让滑块在从k2返回到k1,对应的速度分别为v3和v4,经过时间t2返回过程受力图如图2

f=bv v
图2
同样由牛顿二定律有: (4)
由始末条件可解得: (5)
由(2)式和(5)式可得: (6)
实验步骤
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,若滑块任静止,则导轨水平,否则则要调节调平螺母,使其水平;
3、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s处,并选择数字毫秒计数器的记速功能;
4、将质量为m1的滑块从k1上方的某一位置释放,记下滑块次经过个光电门的速度v1、v2、v3、v4;
5、将数字毫秒计数器选择为计时功能,将质量为m1的滑块从4中的同一高度释放,使其下滑在反弹回来,并记下计时器的读数t1、t2:;
6、换另一质量为m2的滑块,重复步骤4、5;
7、用游标卡尺测出点快的高度h,用物理天平测两滑块的质量m1和m2。
实验数据记录及处理
V(cm/s)
V(cm/s)
t1(ms)
V3(cm/s)
V4(cm/s)
t2(ms)
第1次






第2次






第3次






平均值






滑块一: m= h= l=114cm s=50cm
代入公式(3)和(6)得:

滑块二:m= h= l=114cm s=50cm
V1(cm/s)
V2(cm/s)
t1(ms)
V3(cm/s)
V4(cm/s)