磁懸浮導(dǎo)軌上碰撞設(shè)計性試驗研究

1、磁懸浮導(dǎo)軌上碰撞設(shè)計性實驗研究磁懸浮導(dǎo)軌碰撞設(shè)計性實驗研究【實驗?zāi)康摹苛私獯艖腋〉奈锢硭枷牒陀来艖腋〖夹g(shù) ;用兩個磁懸浮滑塊 , 設(shè)計多種彈性和非彈性碰撞實驗 ; 觀察系統(tǒng)中物體間的各種形式的碰撞 , 考察動量守恒定律 ;觀察碰撞過程中系統(tǒng)動能的變化 , 分析實驗中的碰撞是屬于那種類型的碰撞 【設(shè)計要求及實驗內(nèi)容】設(shè)計一種相對彈性碰撞 ;設(shè)計一種相對非彈性碰撞 ;設(shè)計一種尾隨彈性碰撞 ;設(shè)計一種尾隨非彈性碰撞 ;以上實驗需畫出發(fā)生碰撞試驗的示意圖。設(shè)計數(shù)據(jù)記錄和處理的表格 表格中必須列入動量增量和動能增量及其相對變化值?！局饕獙嶒炂鞑摹緿HSY型磁懸浮動力學實驗儀DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實驗智能測

2、試儀磁懸浮滑塊【實驗原理、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)進步的熱點 , 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。本實驗使 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的相互斥力作用之下 , 使 磁懸滑塊浮起來 ,從而減少了運動的阻力 , 來進行多種力學實驗。實驗裝置如圖 1所示。磁懸浮導(dǎo)軌實際上是一個槽軌 ,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。 由于磁場極性相反 ,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 度的標尺。根據(jù)實驗要求 , 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.標尺7.角度尺8. 基板 9 計時器圖 5.9.1 磁懸浮實驗裝置圖 5.9.2 磁懸浮導(dǎo)軌截面圖2. 碰撞本實驗是在磁懸浮導(dǎo)軌上進行的 , 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、的外力遠小于碰撞時物體間的相互作用力 ,則根據(jù)動量守恒定律 , 系統(tǒng)在碰撞 前的總動量等于碰撞后的總動量。即圖 5.9.3 碰撞試驗裝置圖系統(tǒng)在碰撞前后的動能 , 卻不一定守恒 , 根據(jù)動能的變化和運動狀態(tài) , 把碰 撞分為三種類型 :(1) 碰撞過程中沒有機械能損失 ,系統(tǒng)的總動能保持不變 , 稱為“彈性碰撞”。(2) 碰撞過程中有機械能損失 , 系統(tǒng)碰撞后的動能小于碰撞前的動能 , 稱為 “非彈性碰撞”。(3) 碰撞后兩物體連接在一起運動 , 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 實驗智能測試儀使用方法磁浮導(dǎo)軌上有兩個光電門 , 本光電測試儀測定并存貯了運動滑塊上的二條 擋光片通過第一光電門時的第一次擋光與第二次擋光的時間間隔和通過第二光 電門時的第一次擋光與第二次擋光的時間間隔 , 運動滑塊從第一光電門到第二光 電門所經(jīng)歷的時間間隔 。根據(jù)兩檔光片之間的距離參數(shù)即可運算出滑塊上兩擋 光片通過第一光電門時的平均速度和通過第二光電門時的平均速度。 根據(jù)加速度 定義, 在時間內(nèi)的加速度為根據(jù)測得的、和鍵入的擋光片間隔值 , 經(jīng)智能測試儀運算已顯示 ,得、,; 測 試儀中顯示的 , 對應(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 , 可選擇需存儲的組號或查看各組數(shù)據(jù)。(3) 按開始'按鈕 , 即開始一次測量過程 ,測量結(jié)束后數(shù)據(jù)會自動保存在當 前組中。4 測 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，對應(yīng)的指示燈會依次亮,每個數(shù)據(jù)顯示 時間為 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

7、動 ; ?'向左運動 ; _0'靜止4. 注意事項實驗做完后 , 磁浮滑塊不可長時間放在導(dǎo)軌中 , 防止滑輪被磁化表一 : 實驗設(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)向右運動,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后向右運動B過光電門2后向右運動2A?B_0 A? B? A 過光電門 1 后折返向左運動B過光電門2后向右運動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后向右運動4 A位于光電門1左側(cè)向右運動,B位于光電門2右側(cè)向左運動A?B? A?B? A過光電門1光電門2后向右運動B過光電門2后折返向右運動5A?B? A? B? A 過光電門 1 后折返向左運動B過光電門2光電門1后向左運動6A?B? A? B? A 過光電門 1 后折返向左運動B過光電門2后折返向右運動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后折返向右運動8A?B? A? B_0 A過光電門1后折返向左運動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后同時向右側(cè)運動A?B? A? B?A過光電門1光電