磁懸浮動力學基礎實驗

1、【實驗目的實驗目的】1 1、學習導軌的水平調(diào)整，熟悉磁懸導軌和智能速度加、學習導軌的水平調(diào)整，熟悉磁懸導軌和智能速度加速度測試儀的調(diào)整和使用；速度測試儀的調(diào)整和使用；2 2、學習作圖法處理實驗數(shù)據(jù)，掌握勻變速直線運動規(guī)、學習作圖法處理實驗數(shù)據(jù)，掌握勻變速直線運動規(guī)律；律；3 3、測量重力加速度、測量重力加速度g g，并學習消減系統(tǒng)誤差的方法；，并學習消減系統(tǒng)誤差的方法；4 4、探索牛頓第二定律，加深物體運動時所受外力與加、探索牛頓第二定律，加深物體運動時所受外力與加速度的關系；速度的關系；5 5、探索動摩擦力與速度的關系。、探索動摩擦力與速度的關系。磁懸浮動力學基礎實驗磁懸浮動力學基礎實驗【實

2、驗儀器實驗儀器】DHSY-1DHSY-1磁懸浮動力學實驗儀磁懸浮動力學實驗儀1 1套套磁懸浮小車磁懸浮小車3 3輛，參考質(zhì)量分別為：輛，參考質(zhì)量分別為：466g466g、463g463g、468g468g。測試架（含測試架（含2 2光電門）光電門）2 2臺，可在導軌上移動，輕易不能取下，但固定螺帽臺，可在導軌上移動，輕易不能取下，但固定螺帽可擰出?？蓴Q出。HZDHHZDH磁懸浮導軌實驗智能測試儀磁懸浮導軌實驗智能測試儀DHSY-1DHSY-1普通電源線普通電源線1 1根，根，2 2米卷尺米卷尺1 1把，水泡把，水泡3 3只。只。1.1.手柄手柄2.2.光電門光電門3.3.磁浮滑塊磁浮滑塊4.4

3、.光電門光電門5.5.導軌導軌6.6.標尺標尺7.7.角度尺角度尺8.8.基板基板9 9計時器計時器HZDH磁懸浮導軌實驗智能測試儀磁懸浮導軌實驗智能測試儀DHSY-1“功能功能” 置于置于“加速度加速度”【實驗原理實驗原理】一、瞬時速度的測量一、瞬時速度的測量itxvtv itxvt0lim二、勻變速直線運動規(guī)律的研究二、勻變速直線運動規(guī)律的研究tavv 020)(21tatvx xavv 2202 tavtx 210 tavv 0 xavv 2202 tavtx 210 測量量測量量1 1、作、作 圖線：圖線：tv 2 2、作、作 圖線：圖線：ttx 3 3、作、作 圖線：圖線：xv 2三

4、、水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量三、水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量ffmaF mamaftaaf 0- 四、導軌傾斜時，斜面傾角、速度、加速度關系的測試四、導軌傾斜時，斜面傾角、速度、加速度關系的測試G G maFmgmgNf sin0cos1 1、動摩擦加速度與斜面傾角的關系：、動摩擦加速度與斜面傾角的關系：agaf sin2 2、考察外力與阻力的關系：、考察外力與阻力的關系：maFFf 五、重力加速度的測定及消減導軌中系統(tǒng)誤差的方法五、重力加速度的測定及消減導軌中系統(tǒng)誤差的方法1 1、重力加速度的測定：、重力加速度的測定： sinfaag 2 2、重力加速度的修正：、重力加速度

5、的修正：.sinsinsinsin23231212 aaaag已修正測量結(jié)果已修正測量結(jié)果 = = 測得值（或其平均值）測得值（或其平均值） - - 已定系差已定系差111sinfaga222sinfaga333sinfaga【實驗內(nèi)容與步驟實驗內(nèi)容與步驟】一、學習導軌的水平調(diào)整，熟悉磁懸導軌和智能速度加速度測一、學習導軌的水平調(diào)整，熟悉磁懸導軌和智能速度加速度測試儀的調(diào)整和使用試儀的調(diào)整和使用二、勻變速運動規(guī)律的研究：二、勻變速運動規(guī)律的研究：1 1、檢查測試儀的測試準備、檢查測試儀的測試準備（1 1）檢查測試儀中數(shù)字顯示的參數(shù)值是否與光電門檔光片的）檢查測試儀中數(shù)字顯示的參數(shù)值是否與光電門

6、檔光片的間距參數(shù)相符，否則必須加以修正。間距參數(shù)相符，否則必須加以修正。（2 2）檢查）檢查“功能功能”是否置于是否置于“加速度加速度”。2 2、明確本實驗內(nèi)容研究的內(nèi)容，需要測量的數(shù)據(jù)。、明確本實驗內(nèi)容研究的內(nèi)容，需要測量的數(shù)據(jù)。tavv 0 xavv 2202 tavtx 210 3 3、將斜面傾角調(diào)為、將斜面傾角調(diào)為=2030 ;p0=20cm ，按下表要求，每次將小車從同一位置靜止釋放，將測得的數(shù)據(jù)計入表格一計入表格一三、水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量三、水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量1 1、調(diào)整導軌水平；、調(diào)整導軌水平；2 2、將兩個光電門放置在合適的位置上，兩個光電門的

7、距離可以是、將兩個光電門放置在合適的位置上，兩個光電門的距離可以是任意的，但應大于任意的，但應大于50cm50cm；3 3、設置測試儀為加速度工作模式，并按、設置測試儀為加速度工作模式，并按“開始開始”按鈕；按鈕；4 4、將磁懸浮小車放入第一光電門左側(cè)的導軌中，用手輕推一下小、將磁懸浮小車放入第一光電門左側(cè)的導軌中，用手輕推一下小車，讓其以一定的初速度從左向右運動經(jīng)過第二光電門，測量并車，讓其以一定的初速度從左向右運動經(jīng)過第二光電門，測量并記錄小車阻力加速度；計入表格二記錄小車阻力加速度；計入表格二5 5、用不同的力度和初速度重復多次，測出阻力加速度；、用不同的力度和初速度重復多次，測出阻力加

8、速度；6 6、比較每次測量的結(jié)果，參看有何規(guī)律，計算阻力加速度的平均、比較每次測量的結(jié)果，參看有何規(guī)律，計算阻力加速度的平均值。值。水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量ffmaF mamaf taaf 0- 四、研究動摩擦加速度四、研究動摩擦加速度af與斜面傾角與斜面傾角之間的關系之間的關系、重力加速度的測量及驗證牛頓第二定律實驗改變斜面傾角，多次測量各個傾角時滑塊的加速度改變斜面傾角，多次測量各個傾角時滑塊的加速度 計入表格三計入表格三ia表格1： 勻變速直線運動的研究=20 ;p0=20cm p1=40cm i ip pi ix xi i(cm)(cm)

9、v v0 0(cm/s)(cm/s) v vi i(cm/s)(cm/s)t ti i(ms)(ms)t ti i(100ms)(100ms)xi/xi/ti(cm/s)ti(cm/s)(v(vi i) )2 2a ai i1 1404020202 2505030303 3606040404 4707050505 5808060606 6909070707 710010080808110100表格一表格一 勻變速運動規(guī)律的研究勻變速運動規(guī)律的研究分別作出分別作出 ； ； 圖線。圖線。 tv xv 2若所得均為直線，則表明滑塊作勻變速直線運動，由直線斜率與截距求出 與 ，將 與上列數(shù)據(jù)表中 比較

10、，并加以分析和討論a0v0v0vttx 【實驗數(shù)據(jù)記錄表格與處理要求實驗數(shù)據(jù)記錄表格與處理要求】導軌調(diào)水平后，任意給小車一個初速度使之依次通過光電門1和2，測得的數(shù)據(jù)值表格二 水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量i iV1（cm/s）V2（cm/s）af (cm/S2)平均值平均值a a f f(cm/S(cm/S2 2) )12345678910結(jié)論：由表格二，得出導軌水平放置時，小車以一定初速度經(jīng)過導軌求得的摩擦力加速度的平均值為 cm/S2，方向與小車運動方向相反。表格二表格二 水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量表格3 測量動摩擦加速度af與斜面傾角

11、之間的關系、重力加速度的測量及驗證牛頓第二定律實驗改變斜面傾角，多次測量各個傾角時滑塊的加速度 ，計入表格2：123 4567811.31.51.822.53iiaia表格三表格三 測量動摩擦加速度af與斜面傾角之間的關系、重力加速度的測量及驗證牛頓第二定律實驗表格四表格四 研究動摩擦加速度研究動摩擦加速度a af f與斜面傾角與斜面傾角之間的關系及驗證牛頓第二定律之間的關系及驗證牛頓第二定律i i（度）sinigsiniaiafi=ai-gsini平均值af(cm/S2)F=mgsini-maf注：表中數(shù)據(jù)由表格3所得1000m= kg210.017444 17.0946931.30.022

12、676 22.2223241.50.026164 25.6404151.80.031395 30.76694620.034882 34.1841872.50.043597 42.72534830.052309 51.26326結(jié)論：根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以作 afi i曲線，得出在一定角度范圍內(nèi)，動摩擦加速度近似相等，所以可以取 的平均值作為小角度時的動摩擦加速度af，根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)，作根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)，作 曲線，并給出實驗結(jié)論曲線，并給出實驗結(jié)論ifa根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)，作根據(jù)上表實驗數(shù)據(jù)，作 曲線，并給出實驗結(jié)論曲線，并給出實驗結(jié)論Fa 根據(jù)表格三的實驗數(shù)據(jù)，按下表要求，填入相應數(shù)據(jù)。根據(jù)表格三

13、的實驗數(shù)據(jù)，按下表要求，填入相應數(shù)據(jù)。 五、重力加速度的測定及消減導軌中系統(tǒng)誤差的方法五、重力加速度的測定及消減導軌中系統(tǒng)誤差的方法1 1、重力加速度的測定：、重力加速度的測定：2 2、重力加速度的修正：、重力加速度的修正：實驗報告基本要求：字跡清晰，文理通順，圖表正確，數(shù)據(jù)完備和結(jié)論明確內(nèi)容包括： （1）實驗名稱 （2）實驗目的 （3）實驗儀器：型號 名稱（重要參數(shù)） （4）實驗原理： 原理闡述、原理圖、分析示意圖、主要計算公式 （5）實驗步驟 （6）數(shù)據(jù)處理：原始數(shù)據(jù)重新列表并計算處理、用坐標紙描繪圖線或相應軟件作圖線。 （7）實驗結(jié)論：給出實驗結(jié)論，并分析 （8）誤差分析：重要實驗誤差來

14、源 （9）作 業(yè)：均為實驗要求 思考題1 （10）教師簽字數(shù)據(jù)!表格1： 勻變速直線運動的研究=20 ;p0=20cm p1=40cm i ip pi ix xi i(cm)(cm) v v0 0(cm/s)(cm/s) v vi i(cm/s)(cm/s)t ti i(ms)(ms)t ti i(100ms)(100ms) xi/xi/ti(cm/s)ti(cm/s)100(v100(vi i) )2 2a ai i平均加速度14623.4641.5541.55612.8612.86.1286.12832.6370757232.6370757217.26402517

15、.26402529.5229.5229.632 25050303023.223.248.1448.14842.12842.128.42128.421235.6243765735.6243765723.17459623.17459629.6129.613 36060404023.2123.2154.2354.231036.941036.9410.369410.369438.5750380938.5750380929.40892929.40892929.9129.914 47070505023.7923.7958.7458.741151.981151.9811.519811.519843.4035

16、313143.4035313134.50387634.50387630.3330.335 58080606020.9220.9263.8263.821484.751484.7514.847514.847540.4108435840.4108435840.72992440.72992428.8928.896 69090707023.1523.1567.3867.381477.731477.7314.777314.777347.3699525647.3699525645.40064445.40064429.9329.937 7100100808023.3723.3772.0272.021664.5

17、41664.5416.645416.645448.0613262548.0613262551.86880451.86880429.2229.22例：數(shù)據(jù)處理例：數(shù)據(jù)處理導軌調(diào)水平后，任意給小車一個初速度使之依次通過光電門1和2，測得的數(shù)據(jù)值i iV1（cm/s）V2（cm/s）af (cm/S2)平均值平均值a a f f(cm/S(cm/S2 2) )125.9323.52-1.66-2.351231.9729.35-2.22333.7531.57-1.98434.4631.35-2.83536.4634.09-2.33638.4235.86-2.67739.5437.36-2.36839.

18、836.73-3.28940.6638.85-2.021046.0245.23-2.16結(jié)論：由表2，得出導軌水平放置時，小車以一定初速度經(jīng)過導軌求得的摩擦力加速度的平均值為2.35 cm/S2，方向與小車運動方向相反。表格3 測量動摩擦加速度af與斜面傾角之間的關系、重力加速度的測量及驗證牛頓第二定律12 45678113.4513.1813.4513.2913.5213.8213.6713.4613.481.318.1618.5318.418.618.6318.4718.3218.4118.441.521.7821.2121.3421.5721.5721.6321.5421.5421.52

19、1.827.0226.7926.9827.0527.5827.4627.0126.7727.08230.4530.4929.8529.729.6929.9330.5630.230.12.538.7138.0638.6738.7238.1438.1438.0738.4638.37347.8348.2448.9847.0347.1549.146.747.4547.81iiaia二、水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量二、水平狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量三、改變斜面傾角，多次測量各個傾角時滑塊的加速度三、改變斜面傾角，多次測量各個傾角時滑塊的加速度 ，計入表格，計入表格3 3：表四 研究動摩擦加

20、速度af與斜面傾角之間的關系及驗證牛頓第二定律注：表中數(shù)據(jù)由表格3所得ii（度）sinigsiniai(CM/S2)afi=ai-gsini 平均值af(cm/S2) F=mgsini+maf（N)1000-2.351-2.351m=444.6kg210.017444 17.0946913.48-3.614688515-3.87101907859.9320831.30.022676 22.2223218.44-3.78231735381.9842441.50.026164 25.6404121.52-4.12040712695.6779251.80.031395 30.7669427.08-3

21、.686943589120.39768620.034882 34.1841830.1-4.0841751133.824672.50.043597 42.7253438.37-4.355342455170.59302830.052309 51.2632647.81-3.453259408212.56326結(jié)論：1）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可以作 afi i曲線，得出在一定角度范圍內(nèi)，動摩擦加速度近似相等，所以可以取 的平均值作為小角度時的動摩擦加速度af。2）由加速度與外力的關系圖可知，小車的加速度與外力成正比，牛頓第二定律得到此實驗的驗證。四、研究動摩擦加速度af與斜面傾角之間的關系及驗證牛頓第二定律數(shù)據(jù)分析表五 重力加速度的測