动力学系列实验.ppt

PASCO物理实验 主讲教师 李业凤 动力学系列 实验一弹性碰撞中位置 速度与加速度的相互关系 实验内容 研究小车进行弹性碰撞时的力 位置 速度 加速度相互之间的关系 实验器材 转动传感器 RMS CI 6538 转动传感器设备附件 CI 6692 动力学小车 ME 9430或ME 9454 动力学轨道 ME 9435A或ME9458 可调的终点挡板 ME 9448A PASCO计算机750型接口 电脑 实验安装图 实验曲线图 力 位置 速度 加速度测量图 位置与速度关系测量图 速度与加速度关系测量图 1 通过实验得到位置 速度和加速度之间是什么关系 思考题 注意事项 1 小车碰撞返回到起点时 用手挡住 避免碰到转动传感器 损坏器材 实验二非弹性碰撞中的冲力与动量的相互关系 实验内容 定量地比较小车运动的动量和小车与固定物体发生的非弹性碰撞所产生的冲力 实验器材 转动传感器 RMS CI 6538 转动传感器工具包 CI 6569 转动传感器设备附件 CI 6692 50N力传感器 CI 6537 力传感器支架和碰撞缓冲器 CI 6545 动力学小车 ME 9430或ME 9454 电子天平 750型计算机接口 动力学轨道 ME 9435或ME 9458 10cm左右高度的条形金属块 或相似物体 电脑 实验原理 系统的动量由以下关系式决定这里 P代表动量 m代表质量 v代表速度 在碰撞过程中 动量的变化由以下关系式决定作用力相对时间曲线下面的面积由曲线积分确定 作为动量变化的总值 在非弹性碰撞中 最后的速度为零 所以有如下关系成立 实验安装图 实验曲线图 数据处理 1 用科学工作室的统计函数功能 记录碰撞前小车速度v 计算小车的动量 2 用科学工作室统计函数积分功能 选出所需要的测量范围 对曲线求积分 记录冲量P 3 比较动量和冲量的值 计算两者之间的误差 注意事项 1 如果小车的动量与冲量相差较大 说明小车没有做完全非弹性碰撞 此时应降低轨道高度 2 检查传感器与小车之间的线绳是否过紧 3 非弹性碰撞所用媒质粘土一定要做成锥体 思考题 1 实验数据是否说明了碰撞过程中小车动量的增量等于冲量 是否满足算式 实验三完全非弹性碰撞过程中动量守恒和动能损失 实验内容 利用数据与测量曲线图形研究运动小车与静止小车在发生完全非弹性碰撞过程中的动量守恒以及动能损失 实验器材 转动传感器 RMS CI 6538 2组 动力学轨道 ME 9435A或ME 9458 转动传感器工具包 CI 6569 2组 转动传感器设备附件 CI 6692 2组 750型计算机接口 动力学小车或碰撞小车 ME 9430或ME 9454 电子天平 电脑 实验原理 碰撞前的状态 碰撞后的状态 整个系统在这段时间内每一点的动量 在碰撞前后动量满足 所以碰撞前后动量守恒 系统的总动能 与动量不同的是 动能在碰撞前后并不守恒 实验安装图 实验设备图 实验曲线图 数据处理 1 用科学工作室的自带读数功能按钮 记录碰撞前 后总的动量和动能 2 计算动能的损失 注意事项 1 由于转动传感器测量出的速度是有方向的 所以在定义动量公式时要注意速度的正负 2 做不等质量的碰撞时 应更改公式中相应的质量大小 3 实验前请把力传感器的探测头换成弹簧 以保护力传感器 1 由实验数据和测量图形 得出什么结论 2 非弹性碰撞对系统总动量和总动能的影响是什么 3 摩擦力对于系统总动能和总动量的影响是什么 4 还有其它什么因素造成了实验数据与理想数据间的误差 思考题 实验四完全弹性碰撞中动能和动量的守恒 实验内容 用数据和测量曲线图形证实一个小车与另一个静止小车发生弹性碰撞过程中动量的守恒以及动能是否有所损失 实验器材 转动传感器 RMS CI 6538 2组 动力学轨道 ME 9435A或ME 9458 转动传感器工具包 CI 6569 2组 转动传感器设备附件 CI 6692 2组 750型计算机接口 动力学小车或碰撞小车 ME 9430或ME 9454 电子天平 电脑 实验原理 碰撞前的状态 碰撞后的状态 整个系统在这段时间内每一点的动量 在碰撞前后动量满足 所以碰撞前后动量守恒 系统的总动能 在弹性碰撞后 动能有以下式子表出 实验安装图 实验曲线图 数据处理 1 用科学工作室的自带读数功能按钮 记录碰撞前 后总的动量和动能 1 由实验数据和测量图形 得出什么结论 2 解释动能图形在碰撞时为什么有个突变 3 弹性碰撞对系统总动量和总动能的影响是什么 3 摩擦力对于系统总动能和总动量的影响是什么 4 还有其它什么因素造成了实验数据与理想数据间的误差 思考题 实验五加速度和简谐振动 实验内容 测量不同倾角的斜面上的弹簧和物体系统的振动周期 并验证牛顿第二定律 实验器材 动力学小车 ME 9430 弹簧 A型底座和支杆 加速度传感器 CI 6558 50N力传感器 CI 6537 运动传感器 CI 6742 动力学轨道 ME 9435A或ME 9458 电子天平 750型计算机接口 电脑 实验原理 设一倔强系数为k的轻弹簧 一端固定 另一端连接一个质量为的物体 若不计阻力 则物体必作简谐振动 振动的理论周期为 根据虎克定律 弹簧在弹力与弹簧被压缩或伸长的伸长量成正比 即 这里是弹簧的倔强系数 这样 在实验上 可以通过施加于弹簧不同大小的力 同时测出弹簧的伸长量 做力 伸长量的图 直线的斜率就等于 根据牛顿第二定律 是作用在物