实验2_物体速度加速度的测定

1、1实验目的1）学会使用气垫导轨和数字毫秒计。2）掌握测量速度和加速度。3）观测、验证简谐振动的运动规律。2实验仪器气垫导轨、滑块，数字毫秒计，弹簧。3实验原理3.1速度和加速度的测量物体作直线运动时，如果在厶 t时间间隔内，通过的位移x,则物体在厶t的 时间间隔内的平均速度 V为：(1)当厶t趋近于零时，平均速度的极限值就是该时刻（或是该位置）的瞬时速度。当滑块在气垫导轨上运动时，通过测量滑块上的档光板经过光电门的档光时间t和测量档光板的宽度 x （见图2-1 ）。即可求出滑块在厶t时间内的平均速度 v。由于档光板宽度比较窄，可以把平均速度近似地看成滑块通过光电门的瞬时速度。档光板 愈窄，相应

2、的 t就愈小，平均速度就更为准确地反映滑块在经过光电门位置时的瞬时速度。门的间距S，则滑块的加速度 a为:MX斗在水平的气轨上的滑块，如果受到水平方向的恒力作 用，则滑块在气轨上作匀加速度运动，分别测量滑块通过 两个光电门时的初速度 Vi和末速度V2，并测出两个光电2 2V2 -Vi a =2S在水平的气轨的倾斜度调节螺丝下面，垫进垫块。图2-1 挡光板如图2-2所示，使导轨倾斜，滑块在斜面上所受的合力为mgSin a 是一个常量，因此,滑块作加速度直线运动，即:(3)式中L为导轨地脚螺丝间的距离，h为垫块的厚度。由2） （ 3）两式可得:(V22 -Vj)L2hs图2-2气垫导轨示意图4实验

3、内容及步骤1） 将数字毫秒计开关打开，显示屏上显示“P”，表示数字毫秒计处于待测状态。2）将输入选择键置于白炽灯，光电门上的小灯珠亮。3）将功能/修改键置于Pi。4） 将时标/预置键置于0.1ms （即显示屏上的左边第 1位）。5） 用铅笔杆对任一光电门作短暂挡光，毫秒计开始计时，显示屏上左边第1位出 现“一”杆，若再档一下光，毫秒计就显示数据，表示毫秒计光电系统正常工作。6） 按复位键进行更换测量方式。然后重新选用功能/修改键设定仪器测量方式。1）滑块静止判断法：通气后将滑块置于导轨上的任何位置，若滑块都能静止不动 （或基本上不动），则可认为导轨已调平，否则，继续调单脚螺丝，直到水平为止。2

4、） 滑块运动判断法：将功能/修改键置于P2方式，滑块插上空心档光板，让运动 的滑块以一定速度先后通过相距约50cm的两个光电门，若毫秒计上，显示的两个时间E1,E3两近似相等，则可认为导轨已调水平，否则要继续调节螺旋，直到水平为止。3） 调水平后，在导轨的一端垫上一块厚1.00cm的垫块，使导轨倾斜。4） 调整光电门的位置。 将光电门S-i置于标尺100.00cm处，s2置于标尺的50.00cm 处，使 S1S2 = 50.00cm。5） 让滑块从导轨的高端自由滑下，测出滑块经过第一个光电门和第二个光电门的档光时间At1和氐2。（用空心档光片，挡光片的宽度为也x。）重复测量8次，并确定滑块经过

5、两光电门位置的速度、加速度及其不确定度。6） 把垫块换到导轨的另一端，按照步骤5再测，两次取平均值。7）用（4）式计算重力加速度。五数据处理要求1）时间测量数据记录表格。t1(s)t2(s)t1（S）（垫块在另一端）t2（S）（另一端）Ax(cm)S(cm)h(cm)L(cm)0.02550.03750.03060.04401.0050.001.00135.000.02550.03770.03060.04420.02560.03780.03060.04450.02550.03830.03080.04400.02540.03800.03050.04430.02550.03800.03070.04

6、460.02540.03810.03060.04390.02540.03810.03050.04412）计算速度、加速度测量平均值及不确定度。Am0.0005t1 = 0.0411s；Ua = S = 0-00081s；f 3J；Ut0-00086s；Et1 =2.1%；- m0.0005t2 = 0.0280s；UA =s：=0.0006s6；" J.3 s ；卜=0.00072s ；Et2 =2.6%V1x1.00=0.243m/st10.0411V21 00=0.357m/ st20.0280;Ey 二 Eti 二 2.1% ：x 二 c；Ev2 二 Et2 =2.6% ：x

7、=cUv2Uv1EV2 =22 =5.2%； E/2 =2 1 =4.2%；V2V2F V3）计算重力加速度测量平均值及不确定度。4）实验结果六注意事项1气垫导轨使用注意事项1）导轨表面和滑块都是经仔细加工，两者配套使用，不要随意更换。实验中严禁 敲、碰、划伤破坏表面的光洁度。导轨未通入压缩气体时，不许将滑块放在导轨上面 滑动，滑块要夹装或调整档光板时，要把滑块从导轨上取下，装好后再放上去，以防 挫伤表面。2）实验前，导轨表面和滑块内表面要用棉花沾少许酒精擦洗干净。实验完毕，要 先取下滑块，把所有的附件放入附件盒，然后再关掉气源。2数字毫秒计的使用注意事项：毫秒计是精密仪器，使用前应仔细阅读有

8、关附录，如果仪器发生故障，要及时向 教师反映，不得自行随意乱按面板按键。4）时间测量数据记录表格。t1(s)t2（S）t1（S）（垫块在另一端 ）t2（s）（另一端）Ax(cm)S(cm)h(cm) L(cm)0.02800.04140.02870.04431.0050.001.00135.000.02800.04210.02830.04360.02820.04240.02810.04390.02800.04180.02880.04360.02800.04150.02840.04360.02810.04150.02860.04385）计算速度、加速度测量平均值及不确定度。:m0.0005t1二 0.0428s；Ua=s = 0.00032 s；U3s 、3Ut1=0.00043s；Eti= 1.0% ；.：m0.0005t2二 0.0283s；Ua=s石=0.0 0 0 0 8s5；UBJ；Ut2=0.0003s-Et -1.1%L2X1.00y二 0.234m/st10.0428X1.00V2二 0.353m/st20.0283；Ey 二 E =1.0%； LX = C= 2.0%uV；"2%；EV2 二 Et2 =1.0% ：x 二 c6）计算重力加速度测量平均值及不确定度。几个要点1、 数字