实验2_物体速度加速度的测定.docx

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△t时间间隔内，通过的位移为△x，则物体在△t的时间间隔内的平均速度V为：
（1）
当△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△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。
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和末速度，并测出两个光电
门的间距S，则滑块的加速度a为：
(2)
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mgSinα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：
（4）
图2-2气垫导轨示意图

4实验内容及步骤
4.1.1接通数字毫秒计
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。
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。
4.1.2调节气垫导轨水平
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）滑块运动判断法：将功能/修改键置于方式，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。将光电门置于标尺100.00cm处，置于标尺的50.00cm处，使。
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和。（用空心档光片，挡光片的宽度为。）重复测量8次，并确定滑块经过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
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)Δx(cm)S(cm)h(cm)L(cm)
0.02550.03750.03060.04401.0050.001.00135.00
0.02550.03770.03060.0442
0.02560.03780.03060.0445
0.02550.03830.03080.0440
0.02540.03800.03050.0443
0.02550.03800.03070.0446
0.02540.03810.03060.0439
0.02540.03810.03050.0441

计算速度、加速度测量平均值及不确定度。
；；；；；
；；；
；；
；
；

；；

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。

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)Δx(cm)S(cm)h(cm)L(cm)
0.02800.04140.02870.04431.0050.001.00135.00
0.02800.0421