实验一动力学系列实验(节选).pdf
《实验一动力学系列实验(节选).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验一动力学系列实验(节选).pdf(7页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、实验 经典动力学实验本实验利用永磁悬浮技术,在磁悬导轨与滑块两组带状磁场的相互排斥力作用下,将磁悬滑块浮起,减少运动阻力,进行多种力学实验。磁悬浮技术是一种非接触式支撑技术,在轨道交通等方面具有重大应用价值。通过本实验,同学们可以接触到磁悬浮的物理思想和技术,拓宽知识面,加深对牛顿运动定律等动力学方面的感性认识。本实验的仪器可构成不同倾斜角的斜面,通过滑块的运动可研究匀变速运动直线规律,加速度测量的误差消除,物体所受外力与加速度的关系等。一、实验目的1、学习矢量分解;2、学习作图法处理实验数据,掌握匀变速直线运动规律;3、测量重力加速度 g,并学习消减系统误差的方法;4、探索牛顿第二定律,加深
2、物体运动时所受外力与加速度的关系;5、探索动摩擦力与速度的关系。二、实验预习问题1、瞬时速度是如何定义的?2、加速度的物理意义是什么?3、什么叫做匀变速直线运动?4、如何研究匀变速直线运动?5、物体在摩擦力的作用下逐渐减速,这是匀变速直线运动吗?6、摩擦力使得物体逐渐停止,摩擦力的加速度跟物体运动速度有什么关系?7、如何将导轨调水平?8、为测得物体的瞬时速度,如何放置光电门?9、称量磁浮滑块质量时,如何减小称量误差?10、磁浮滑块不可长时间放在导轨中,以防止滑轮被磁化。如果被磁化,是如何磁化的?对实验仪器有何影响?三、实验原理(1)瞬时速度的测量一个作直线运动的物体,在t时间内,物体经过的位移
3、为s,则该物体在t时间内的平均速度为v s,为了精确地描述物体在某点的实际速度,应该把时间t取得越小越好,tv limt越小,所求得的平均速度越接近实际速度。当t0 时,平均速度趋近于一个极限,即slimv(1)tt0t0这就是物体在该点的瞬时速度。但在实验时,直接测量某点的瞬时速度是极其困难的,因此,一般在一定误差范围内,且适当修正时间间隔(见图 5、6),可以用历时极短的t内的平均速度近似地代替瞬时速度。(2)匀变速直线运动如图 1 所示,沿光滑斜面下滑的物体,在忽略空气阻力的情况下,可视作匀变速直线运动。匀变速直线运动的速度公式、位移公式、速度和位移的关系分别为:(2)s v0t 221
4、2at (3)2v v0 2as (4)如图 2 所示,在斜面上物体从同一位置P处(置第一光电门)静止开始下滑,测得在不同位置P0,P1,P2处(置第二光电门),用智能速度加速度测试仪测量t0,t1,t2和速度为v0,v1,v2。以t为横坐标,v为纵坐标作v t图,如果图线是一条直线,则证明该物体所作的是匀变速直线运动,其图线的斜率即为加速度a,截距为v0。同样取si Pi Pi1,作 t图和v s图,若为直线,也证明物体所作的是匀变速直线运动,两图线斜率分别为st212a和2a,截距分别为v0和v0。2图 1图 2物体在磁悬浮导轨中运动时,摩擦力和磁场的不均匀性会对小车产生阻力作用,用Ff表
5、示,即Ff maf,af作为加速度的修正值。在实验时,把磁悬浮导轨设置成水平状态,把滑块放到导轨中,用手轻推一下滑块,让其以一定的初速度从左(在斜面状态时的高端)到右运动,依次通过光电门和,测出加速度值af。重复多次,用不同力度,推动一下滑块,测出其加速度值af,比较每次测量的结果,查看有何规律。平均测量结果af,得到滑块的阻力加速度af。(3)保持系统质量不变,改变系统所受外力,考察动摩擦力的大小,及其与外力F的关系。考虑到滑块在磁悬浮导轨中运动时,将其所受阻力用Ff来表示。根据受力分析滑块所受的力ma mgsin Ff,则有:Ff mgsinma (5)用已知重力加速度 g=9.80m/s
6、,及小车质量,通过测量不同轨道角度时的滑块加速度值a,2可以求得相应的动摩擦力大小。将Ff与F的值作图,可以考察Ff与F的关系。(4)重力加速度的测定,及消减导轨中系统误差的方法令Ff maf,则有:a gsinaf (6)式中af作为与动摩擦力有关的加速度修正值。a1 gsin1af1 (7)a2 g sin2 af 2 (8)a3 g sin3 af 3 (9)根据前面得到的动摩擦力Ff与F的关系可知,在一定的小角度范围内,滑块所受到动摩擦力Ff近似相等,且Ff mg sin,即af1 af 2 af 3.af gsin由(7)、(8)、(9)式可得到:g a3a2a2a1.(10)sin
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验 一动 力学 系列 节选
限制150内