气垫滑轨实验报告
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气垫滑轨实验报告1
【实验题目】
气垫滑轨研究简谐运动的规律
【实验目的】
1.通过实验方式验证滑块运动是简谐运动.
2.通过实验方式求两弹簧的等效弹性系数和等效质量.
实验装置如图所示.
说明：哪些是两弹簧的等效弹性系数?
说明：哪些是两弹簧的等效质量?
3.测定弹簧震动的震动周期.
4.验证简谐震动的振幅与周期无关.
5.验证简谐震动的周期与振子的质量的平方根成反比.
【实验仪器】
气垫滑轨,滑块,配重,光电计时器,挡光板,天平,两根长弹簧,固定弹簧的支架.
【实验要求】
1.设计方案(1)写出实验原理(推论周期公式及怎样估算k和m0).
由滑块所受合力表达式证明滑块运动是谐振动.
给出不计弹簧质量时的T.
给出考虑弹簧质量对运动周期的影响,引入等效质量时的T.
实验中,改变滑块质量5次,测相应周期.由此,怎么估算k和m0?
(2)列举实验步骤.
(3)画出数据表格.
2.检测
3.进行数据处理并以小论文方式写出实验报告
(1)在报告中,要求有完整的实验原理,实验步骤,实验数据,数据处理和估算过程.
(2)明晰给出实验推论.
两弹簧质量之和M=10-3㎏=N/m=10-3㎏
im
10-3㎏30T
sT2
s2m0
10-3㎏im
10-3㎏20T
sT2
s2m0
10-3㎏K
N/m
14
25
36
4.数据处理时,可借助估算法或画图法估算k和m0的数值,并将m0与其理论值M0=(1/3)M(M为两弹簧质量之和)比较,估算其相对偏差.
到底选定哪种数据处理方式自定.书中提示了用估算法求k和m0的技巧.若采用,应理解并具体化.
【注意事项】
估算中注意使用国际单位制.
禁止随便拉长弹簧,以免毁坏!
在气轨没有通气时,禁止将滑块拿上或拿下,更不能在轨道上滑动!
气垫滑轨实验报告2
一、实验目的
1、掌握气垫滑轨减振常数的检测方式，检测气垫滑轨的减振常数;2、学习清除系统偏差的试验方式;
3、通过实验过程及结果剖析影响减振常数的质数，把握减振常数的数学意义。
二、实验仪器
气垫滑轨、滑块2个、挡光片、光电门一对、数字微秒计数器、垫块、物理天平、游标千分尺.
三、实验原理
1、含夹角偏差
如图3，质量为m的滑块在夹角为?的气垫滑轨上滑动。由氨气的磨擦理论可知，滑块会遭到空气对它的阻力，当速率不太大时，该力反比于速率v，即f?bv。滑块的受力示意图如图所示，据牛顿第二定理有ma?(1)设滑块经过k1和k2时的速率分别为v1和v2，经历的时间为t1，k1、k2之间的距离为s.由以上关系易得v2?v1?
即：b?
bs
m(v1?v2??)
(2)(sin?=
hl
)(3)
图12、不含夹角偏差
为了去除b中的夹角?，可再降低一个同样的多项式，即让滑块在从k2返回到k1，对应的速率分别
为v3和v4，经过时间t2返回过程受力图如图2
图2
bv?同样由牛顿二定理有：mgsin
ma(4)
由始末条件可解得：v4?v3?由(2)式和(5)式可得：b?
bsm
(5)
(6)
m[t1(v3?v4)?t(2v?v)]1
s(t1?t2)
四、实验步骤
1、打开电源，用抹布擦净气垫滑轨，并联接好光电门与数字微秒计数器;
2、调节水平。将一滑块在滑轨上由静止释放气垫导轨，若滑块任静止，则滑轨水平，否则则要调节调平垫圈气垫导轨，使其水平;
3、调平后，选择一厚为h的垫块将滑轨一端垫起，将两光电门固定在滑轨上相距为s处，并选择数字微秒计数器的记速功能;
4、将质量为m1的滑块从k1上方的某一位置释放，记下滑块次经过个光电门的速率v1、v2、v3、v4;
5、将数字微秒计数器选择为计时功能，将质量为m1的滑块从4中的同一高度释放，使其下降在回调回去，并记下计时器的读数t1、t2:;6、换另一质量为m2的滑块，重复步骤4、5;
7、用游标千分尺测出点快的高度h，用数学天平测两滑块的质量m1和m2。
五、实验数据记录及处理
滑块一：m=241.59gh=1.445cml=114cms=50cm代入公式(3)和(6)得：b1?7.25?10?3(N?s)/mb'1?7.68?10?3(N?s)/m
滑块二：m=186.36gh=1.445cml=114cms=50cm
代入公式(3)和(6)得：b
(N?s)/m
b'2?4.35?10?3(N?s)/m
六、相对偏差及剖析
两种检测方式形成的相对偏差为：?1?
b1?b1
'1
'
?100%?5.59%
b2?b2
b2
'
'
?100%?19.77%
含夹角时因为?很难测并且不易测准，所以会形成较大的相对偏差，采用复测法测得的值相对较精确。
七、实验剖析讨论
1、实验前一定要将滑轨调至水平状态，且确保滑轨处于干净通气状态，对同一个滑块要保证每次释放时在同一高度;
2、滑块在滑轨上运动时，尽管没有滑动磨擦阻力，但要遭到黏性内磨擦阻力的作用，因而对滑块的运动形成一定的影响，导致附加的速率损失，因而影响实验结果。
3、复侧法可以通过解多项式消掉难检测?，因而降低了系统偏差。本实验采用的是在一次下降中记录4次速率，这样可能会因前面的速率太小而影响实验的精确度，所以也可以采用两次取不同的s下降，构建多项式消掉?。