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在气垫导轨上测速度和加速度
气垫导轨
实验目的
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;
原理和方法
(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
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。
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
●MUJ-4B电脑计时器
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”、“”,发光二极管全亮,显示“”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:
:〞数码管
:~
: 2
: 5V
:220V+/-10%AC
: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。
: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。
: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。
: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 P1口光电门第一次通过
xxxx P1口光电门第一次测量时间
P P1口光电门第二次通过
( 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 P2口光电门第一次通过
xxxx P2口光电门第一次测量时间
P P2口光电门第二次通过( P1口光电门第三次通过)
xxxx P2口光电门第二次测量时间(xxxx P1口光电门第三次测量时间)
如滑块3次通过P1口光电门,一次通过P2口光电门,,,表示P1口光电门第三次遮光。
只有再按“功能键”清“0”,才能进行下一次测量。
:测量带凹形挡光片的滑行器通过使用两只光电门的速度及通过两光电门这段路程的时间。
本机会循环显示下列数据:
1 第一个光电门
xxxx 第一个光电门测量值
2 第二个光电门
xxxx 第二个光电门测量值
1-2 第一至第二光电门
xxxx 第一至第二光电门测量值
只有再按“功能键”清“0”,才能进行下一次测量。
:可用同步计时方法测量重力加速度g。
将电磁铁插入电磁铁插口,两光电门插入光电门插口,电磁铁开关键上方发光管亮是,吸上小钢球;按电磁铁开关,小刚球下落(同步计时),到小刚球前沿遮住光电门(记录时间),显示:
1 第一个光电门
xxxx t1值
2 第二个光电门
xxxx t2值
:测量简谐振动1~5000周期的时间。
1)不设定周期数:每次开机仪器自动设定周期数为0,每次完成一个周期,显示周期数会加1。按“转换键”停止测量。显示最后一个周期数约1秒后显示累计时间。按取数建,可提取单个周期的时间值。
2)设定周期数:显示设定周期数时,按住转换键不放,确认到所需周期数时放开转换键即可(只能设定100以内的周期数)。没完成一个周期,显示周期数会自动减1,当最后一次遮光完成,显示累计时间值。
显示累计时间值时,按取数键可显示本次实验(最多前20个)每个周期的测量值,如E