磁懸浮導(dǎo)軌上碰撞設(shè)計(jì)性試驗(yàn)研究

1、磁懸浮導(dǎo)軌上碰撞設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究磁懸浮導(dǎo)軌碰撞設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私獯艖腋〉奈锢硭枷牒陀来艖腋〖夹g(shù) ;用兩個(gè)磁懸浮滑塊 , 設(shè)計(jì)多種彈性和非彈性碰撞實(shí)驗(yàn) ; 觀察系統(tǒng)中物體間的各種形式的碰撞 , 考察動(dòng)量守恒定律 ;觀察碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)能的變化 , 分析實(shí)驗(yàn)中的碰撞是屬于那種類型的碰撞 【設(shè)計(jì)要求及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】設(shè)計(jì)一種相對(duì)彈性碰撞 ;設(shè)計(jì)一種相對(duì)非彈性碰撞 ;設(shè)計(jì)一種尾隨彈性碰撞 ;設(shè)計(jì)一種尾隨非彈性碰撞 ;以上實(shí)驗(yàn)需畫出發(fā)生碰撞試驗(yàn)的示意圖。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄和處理的表格 表格中必須列入動(dòng)量增量和動(dòng)能增量及其相對(duì)變化值。【主要實(shí)驗(yàn)器材】DHSY型磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)

2、試儀磁懸浮滑塊【實(shí)驗(yàn)原理、方法提示】1. 磁懸浮原理隨著科技的發(fā)展 , 磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用成為技術(shù)進(jìn)步的熱點(diǎn) , 例如磁懸浮列車。永磁懸浮技術(shù)作為一種低耗能的磁懸浮技術(shù) , 也受到了廣泛關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)使 用的永磁懸浮技術(shù) , 是在磁懸導(dǎo)軌與滑塊兩組帶狀磁場(chǎng)的相互斥力作用之下 , 使 磁懸滑塊浮起來 ,從而減少了運(yùn)動(dòng)的阻力 , 來進(jìn)行多種力學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1所示。磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)際上是一個(gè)槽軌 ,長約 1.2 米,在槽 軌底部中心軸線嵌入釹鐵硼 NdFeB 磁鋼 , 在其上方的滑塊底部也嵌入磁鋼 , 形成 兩組帶狀磁場(chǎng)。 由于磁場(chǎng)極性相反 ,上下之間產(chǎn)生斥力 ,滑塊處于非平衡狀態(tài)。 為 使滑塊懸浮

3、在導(dǎo)軌上運(yùn)行 , 采用了槽軌。在導(dǎo)軌的基板上安裝了帶有角度刻 度的標(biāo)尺。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求 , 可把導(dǎo)軌設(shè)置成不同角度的斜面。1. 手柄2.光電門I 3.磁浮滑塊4.光電門U 5.導(dǎo)軌6.標(biāo)尺7.角度尺8. 基板 9 計(jì)時(shí)器圖 5.9.1 磁懸浮實(shí)驗(yàn)裝置圖 5.9.2 磁懸浮導(dǎo)軌截面圖2. 碰撞本實(shí)驗(yàn)是在磁懸浮導(dǎo)軌上進(jìn)行的 , 提供三輛滑塊 ; 一輛滑塊是一頭裝有彈 簧;一輛滑塊裝有粘性尼龍毛 ,一輛滑塊裝有粘性尼龍刺。碰撞裝置如圖 3所示。設(shè)有兩物 , 其質(zhì)量各為和 , 碰撞前的速度各為 , 碰撞后的速度各為而且在 碰撞的瞬間 , 此二物體構(gòu)成的系統(tǒng) , 在所考察的速度方向上不受外力的作用或所 受

4、的外力遠(yuǎn)小于碰撞時(shí)物體間的相互作用力 ,則根據(jù)動(dòng)量守恒定律 , 系統(tǒng)在碰撞 前的總動(dòng)量等于碰撞后的總動(dòng)量。即圖 5.9.3 碰撞試驗(yàn)裝置圖系統(tǒng)在碰撞前后的動(dòng)能 , 卻不一定守恒 , 根據(jù)動(dòng)能的變化和運(yùn)動(dòng)狀態(tài) , 把碰 撞分為三種類型 :(1) 碰撞過程中沒有機(jī)械能損失 ,系統(tǒng)的總動(dòng)能保持不變 , 稱為“彈性碰撞”。(2) 碰撞過程中有機(jī)械能損失 , 系統(tǒng)碰撞后的動(dòng)能小于碰撞前的動(dòng)能 , 稱為 “非彈性碰撞”。(3) 碰撞后兩物體連接在一起運(yùn)動(dòng) , 即兩物體在碰撞后的速度相等 ,稱為“完 全非彈性碰撞”。碰撞形式可以多種多樣 , 就是在導(dǎo)軌上也可以有相對(duì)碰撞和尾隨碰撞 , 速 度方向可以相反亦也

5、可以相同,亦是如此,亦也可以為零。3. DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌 實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀使用方法磁浮導(dǎo)軌上有兩個(gè)光電門 , 本光電測(cè)試儀測(cè)定并存貯了運(yùn)動(dòng)滑塊上的二條 擋光片通過第一光電門時(shí)的第一次擋光與第二次擋光的時(shí)間間隔和通過第二光 電門時(shí)的第一次擋光與第二次擋光的時(shí)間間隔 , 運(yùn)動(dòng)滑塊從第一光電門到第二光 電門所經(jīng)歷的時(shí)間間隔 。根據(jù)兩檔光片之間的距離參數(shù)即可運(yùn)算出滑塊上兩擋 光片通過第一光電門時(shí)的平均速度和通過第二光電門時(shí)的平均速度。 根據(jù)加速度 定義, 在時(shí)間內(nèi)的加速度為根據(jù)測(cè)得的、和鍵入的擋光片間隔值 , 經(jīng)智能測(cè)試儀運(yùn)算已顯示 ,得、,; 測(cè) 試儀中顯示的 , 對(duì)應(yīng)上述的、。(1) 按功能&#

6、39;按鈕 , 選擇工作模式 , 選擇加速度模式 , 相應(yīng)指示燈亮。(2) 按翻頁'按鈕 , 可選擇需存儲(chǔ)的組號(hào)或查看各組數(shù)據(jù)。(3) 按開始'按鈕 , 即開始一次測(cè)量過程 ,測(cè)量結(jié)束后數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)保存在當(dāng) 前組中。4 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) 依 次 顯 示 順 序 : 加 速 度 :t1?v1?t2?v2?t3?a, 碰 撞:At1?Av1?At2?Av2?Bt1?Bv1?Bt2?Bv2，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)依次亮,每個(gè)數(shù)據(jù)顯示 時(shí)間為 2 秒。5 清除所有數(shù)據(jù)按復(fù)位'按鈕。(6 碰撞模式說明 (碰撞模式 : 見表 1) 。 左 | 光電門 1 光電門 2 | 右?|?|? |向右運(yùn)

7、動(dòng) ; ?'向左運(yùn)動(dòng) ; _0'靜止4. 注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)做完后 , 磁浮滑塊不可長時(shí)間放在導(dǎo)軌中 , 防止滑輪被磁化表一 : 實(shí)驗(yàn)設(shè)置模式及操作方法模式 初始狀態(tài) 結(jié)束狀態(tài)1 A位于光電門1左側(cè)向右運(yùn)動(dòng),B靜止于兩光電門之間 A? B_0 A?B? A過光電門1光電門2后向右運(yùn)動(dòng)B過光電門2后向右運(yùn)動(dòng)2A?B_0 A? B? A 過光電門 1 后折返向左運(yùn)動(dòng)B過光電門2后向右運(yùn)動(dòng)3A?B_0A_0 B? A過光電門1后靜止在兩光電門中間B過光電門2后向右運(yùn)動(dòng)4 A位于光電門1左側(cè)向右運(yùn)動(dòng),B位于光電門2右側(cè)向左運(yùn)動(dòng)A?B? A?B? A過光電門1光電門2后向右運(yùn)動(dòng)B過光電門2后折返向右運(yùn)動(dòng)5A?B? A? B? A 過光電門 1 后折返向左運(yùn)動(dòng)B過光電門2光電門1后向左運(yùn)動(dòng)6A?B? A? B? A 過光電門 1 后折返向左運(yùn)動(dòng)B過光電門2后折返向右運(yùn)動(dòng)7A?B? A_0 B? A過光電門1后靜止在兩光電門中間B過光電門2后折返向右運(yùn)動(dòng)8A?B? A? B_0 A過光電門1后折返向左運(yùn)動(dòng)B過光電門2后靜止在兩光電門中間9A?B? A_0 B_0 A過光電門1后靜止在兩光電門中間B過光電門2后靜止在兩光電門中間A A和B都位于光電門1左側(cè),A撞擊B后同時(shí)向右側(cè)運(yùn)動(dòng)A?B? A? B?A過光電門1光電