力学轨道小车使用研究——许亚娜

中学物理实验报告 题目 电学实验演示 学院 数理与信息工程学院 班级 物理082班 同组人 王丽莎、阿丽亚 学号 08180209 姓名 许亚娜 指导教师 马昌法 日期 2011年4月4日 力学轨道小车的使用 许亚娜 物理082班 08180209 【实验仪器】：轨道小车、沙袋、打点计时器、纸带、天平、弹簧秤、低压交流电源、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码 【实验目的】：验证就顿第二定律 【实验原理】：1、电火花打点计时器 电火花打点计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的一种计时仪器. 给电火花打点计时器接220V电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期，当电源频率为50赫兹时，它每隔0.02S打一次点.主要构成：壳体，脉冲发生器，脉冲输出开关，纸盘轴。一、电火花打点计时器的结构通电以前，将圆片状的墨粉纸盘套在纸盘轴上，将纸带从限位孔穿过后再从墨粉纸盘下面穿过，最后从另一端的限位孔穿出。二、电火花打点计时器的原理：使用时电源插头直接插在交流220伏插座内，拔动开关指向“ON”时，计时器发出脉冲电流，产生火花放电,从而可以听到放电声，于是在运动的纸带上就打出一列点迹当电源频率是 50 Hz时，它是每隔0.02s就打一次点, ，由于打点的时间间隔都是0.02s，因此，打在纸带上的点，就记录了纸带运动的时间。三、练习使用电火花打点计时器的实验步骤是：(1)把计时器固定在桌子上，穿好纸带(2)把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上(3)拔动开关指向“ON”时，听到轻微放电声后, 立即水平地拉动纸带，待纸带拉出以后，立即拔动开关指向“Off”,纸带朝向墨粉纸盘的一面就打上一列小点.(4)取下纸带，从能看得清的点开始(给这个点做个记号作为起点)，数出纸带上某一段过程中的点数设有n个点，则点子的间隔数是(n1)，纸带由起点至最后一个点的运动时间是002 (n1)s 测出某一段过程的时间和对应的位移，请自己设计表格记录数据(表格写在纸带后面交上来).2、验证牛顿第二定律 验证牛顿第二定律,即质量一定时,物体的加速度与合外力大小成正比;合外力一定时,物体加速度大小和质量成反比。 将沙袋看作是研究对象，利用小车轨道测得绳子对沙袋的拉力，用打点计时器记录下沙袋运动的位移与时间的关系图，用数据处理验证牛顿第二定律。【实验过程】1、 安装实验装置，将轨道固定在桌面上，并将打点计时器固定在轨道的一端，将纸带穿过打点计时器并与小车相连接；2、 将打点计时器电路连接好，检验打点计时器是否能正常打出点来；3、 用天平称一定质量的沙子；4、 用细绳将沙子连接中小车的末端，穿过无摩擦的定滑轮；5、 打开打点计时器，放开沙袋，并注意观察绳子上拉力的位移x，并记下位置即可；6、 多测量几组数据进行处理，用来验证牛顿第二定律。【实验数据处理】：在纸带上开始选择比较清楚的点开始计算，依次将纸带上的点定位1,2,3,4.将相邻两点间的距离定义为s1、s2、s3.为了减少实验误差，用每五段距离当做一段距离，取其时间间隔为1s。 一 二 三 四平均s1s5 （S1）11.011.110.911.011.0s6-s10 (S2)14.214.314.114.214.2s11-s15 (S3)16.917.016.917.017.0s16-s17 (S4)20.020.119.920.020.01、邻差法：所以用逐差法算出其加速度是2.95m/s2;2、 逐差法由上面可以看出，逐差法只用到了s4和s1两个数据，实验的结果比上面的邻差法要大一点。3、图像法由于 ，可以做出vt图像，其斜率便是加速度a。从纸带上去相邻的几个点，用中间时刻的速度等于这段时间的平均速度的方法来求解相邻点的速度。t=0.04s；s为一这个点为中心的两端位移的合位移。点s（单位mm） 时间t（s）速度（v）1 40.00.02 1.002 45.00.06 1.1253 51.00.1 1.2754 55.90.14 1.3755 60.00.18 1.56 64.50.22 1.61257 68.90.26 1.7225假设一开始的时间为 0.02s，一次类推可知拟合图像如下：可知其加速度 a=3.007验证牛顿第二定律：F （N）0.77750.77760.7775m（g）114.23114.24114.25 由以上的结果可以看出，当物体的质量一定时，物体所受的合外力与物体的加速度成正比；也就是牛顿第二定律。【实验总结】本次实验的主要过程及原理都相对比较简单，但是实验的过程中需要排除掉很多的因素才能使实验的数据比较接近理论值，主要是因为摩擦的作用，使实验的结果有误差，实验的加速度比理论的值小。还有打点计时器。在实验的一开始，由于打点计时器长时间没有使用，复写纸的复写作用不是很好，在纸带上留下的痕迹不明显对实验数据造成非常大的影响，后来由于纸