多普勒副本

1、用多普勒效應(yīng)研究物體運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)班級(jí)： 高分子材料102 姓名：曹廣亮 摘 要： 本實(shí)驗(yàn)是以多普勒效應(yīng)原理為基礎(chǔ)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案，利用實(shí)驗(yàn)室提供的多普勒實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用具，研究物體變速運(yùn)動(dòng)，測(cè)量本地重力加速度和驗(yàn)證牛頓第二定律。再依據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析，得出結(jié)論。關(guān) 鍵 詞： 多普勒效應(yīng)、重力加速度、牛頓第二定律一、引 言： 用氣墊導(dǎo)軌研究物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)了解了物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，多普勒效應(yīng)測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)對(duì)多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)儀的熟悉后，本實(shí)驗(yàn)希望同學(xué)們通過(guò)已學(xué)過(guò)的知識(shí)，利用多普勒效應(yīng)將超聲探頭作為運(yùn)動(dòng)傳感器，研究物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的多普勒實(shí)驗(yàn)設(shè)備，來(lái)設(shè)計(jì)求重力

2、加速度，研究物體勻加速直線運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證牛頓第二定律等方案，完成物體運(yùn)動(dòng)的研究任務(wù)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?用實(shí)驗(yàn)室提供的多普勒實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究物體勻加速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)量本地重力加速度，以及測(cè)量力、質(zhì)量與加速度的關(guān)系，驗(yàn)證牛頓第二定律。三、實(shí)驗(yàn)儀器： 整套儀器由試驗(yàn)儀，超聲發(fā)射/接受其，導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)小車，支架，光電門，電磁鐵，彈簧，滑輪，砝碼等組成。四、實(shí)驗(yàn)原理： 研究物體勻變速運(yùn)動(dòng)，測(cè)量重力加速度，驗(yàn)證牛頓第二定律質(zhì)量為 M的接收器組件，與質(zhì)量為m的砝碼托及砝碼懸掛于滑輪的兩端，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的總質(zhì)量為（Mm），所受合外力為 (Mm)g（滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與摩擦力忽略不計(jì)）。根據(jù)牛頓第二定律，系統(tǒng)的加速度應(yīng)為：a = g

3、(Mm) /（Mm）(1) ，多普勒實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀采樣結(jié)束后會(huì)顯示 Vt曲線，將顯示的采樣次數(shù)及對(duì)應(yīng)速度記入表中。由記錄的t ，V數(shù)據(jù)求得Vt直線的斜率即為此次實(shí)驗(yàn)的加速度a。將表中得出的加速度a作縱軸，(Mm)/(Mm)作橫軸作圖，若為線性關(guān)系，符合（1）式描述的規(guī)律，即驗(yàn)證了牛頓第二定律，且直線的斜率應(yīng)為重力加速度。 勻變速直線運(yùn)動(dòng)安裝示意圖1 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：測(cè)勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度和本地重力加速度驗(yàn)證牛頓第二定律儀器安裝與測(cè)量準(zhǔn)備1儀器安裝如圖1所示，讓電磁閥吸住自由落體接收器，并讓該接收器上充電部分和電磁閥上的充電針接觸良好。2用天平稱量接收器組件的質(zhì)量M，砝碼托及砝碼質(zhì)量，每次取不同質(zhì)

4、量的砝碼放于砝碼托上，記錄每次實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的m。3由于超聲發(fā)生器和接收器已經(jīng)改變了，因此需要對(duì)超聲發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)頻率重新調(diào)諧。步驟：1在液晶顯示屏上，用 選中“變速運(yùn)動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)”，并按“確認(rèn)”；2利用 u 鍵修改測(cè)量點(diǎn)總數(shù)為8（選擇范圍8150）， 選擇采樣步距，并修改為50 ms（選擇范圍50100ms），選中“開始測(cè)試”； 3按“確認(rèn)”后，磁鐵釋放，接收器組件拉動(dòng)砝碼作垂直方向的運(yùn)動(dòng)。測(cè)量完成后，顯示屏上出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果。4在結(jié)果顯示界面中用 u 鍵選擇“返回”，“確認(rèn)”后重新回到測(cè)量設(shè)置界面。改變砝碼質(zhì)量，按以上程序進(jìn)行新的測(cè)量。5采樣結(jié)束后顯示 Vt直線，用 u 鍵選擇“數(shù)據(jù)”，將顯示的采樣次數(shù)

5、及相應(yīng)速度記入表1中，ti為采樣次數(shù)與采樣步距的乘積。由記錄的t ，V數(shù)據(jù)求得Vt直線的斜率，就是此次實(shí)驗(yàn)的加速度a。6 將得出的加速度a作縱軸，(Mm)/(Mm)作橫軸作圖，觀察所繪制的圖是否過(guò)原點(diǎn)的直線，且直線的平均斜率是否近似重力加速度g，給出是否符合牛頓第二定律的結(jié)論。六、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù):表1 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的測(cè)量 M= （kg）采樣次數(shù)i2345678加速度a (m/s2)m(kg)MmMmti=0.05(i-1)(s) Viti=0.05(i-1)(s)Viti=0.05(i-1)(s)Viti=0.05(i-1)(s)Vi七、數(shù)據(jù)處理與分析：八、誤差分析：九、結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)這次設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)讓我對(duì)多普勒效應(yīng)有了更深層次的了解和理解，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也有了更新的認(rèn)識(shí)。而且該實(shí)驗(yàn)需要獨(dú)立思考能力和動(dòng)手操作能力，此次實(shí)驗(yàn)讓我