气垫导轨实验报告
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气垫导轨实验报告1【实验题目】
气垫导轨研究简谐运动的规律
【实验目的】
1.通过实验方法验证滑块运动是简谐运动.
2.通过实验方法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：什么是两弹簧的等效弹性系数?
说明：什么是两弹簧的等效质量?
3.测定弹簧振动的振动周期.
4.验证简谐振动的振幅与周期无关.
5.验证简谐振动的周期与振子的质量的平方根成正比.
【实验仪器】
气垫导轨,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(推导周期公式及如何计算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,如何计算k和m0 ?
(2)列出实验步骤.
(3)画出数据表格.
2.测量
3.进行数据处理并以小论文形式写出实验报告
(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 处理和计算过程.
(2)明确给出实验结论.
两弹簧质量之和M= 10-3㎏ = N/m = 10-3㎏
i m
10-3㎏ 30T
s T2
s2 m0
10-3㎏ i m
10-3㎏ 20T
s T2
s2 m0
10-3㎏ K
N/m
1 4
2 5
3 6
4.数据处理时,可利用计算法或作图法计算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, 计算其相对误差 .
究竟选取哪种数据处理方法自定.书中提示了用计算法求k和 m0的方法.若采用,应理解并具体化.
【注意事项】
计算中注意使用国际单位制.
严禁随意拉长弹簧,以免损坏!
在气轨没有通气时,严禁将滑块拿上或拿下,更不能在轨道上滑动!
气垫导轨实验报告2一、 实验目的
1、 掌握气垫导轨阻尼常数的测量方法，测量气垫导轨的阻尼常数; 2、 学习消除系统误差的试验方法;
3、 通过实验过程及结果分析影响阻尼常数的因数，掌握阻尼常数的物理意义。
二、 实验仪器
气垫导轨、滑块2个、挡光片、光电门一对、数字毫秒计数器、垫块、物理天平、游标卡尺.
三、 实验原理
1、含倾角误差
如图3，质量为m的滑块在倾角为?的气垫导轨上滑动。由气体的摩擦理论可知，滑块会受到空气对它的阻力，当速度不太大时，该力正比于速度v，即f?bv。滑块的受力示意图如图所示，据牛顿第二定律有ma?mgsinbv (1) 设滑块经过k1和k2时的速度分别为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?gt1sin
即： b?
bs
m
m(v1?v2?gt1sin?)
s
(2) (sin?=
hl
) (3)
图1 2、不含倾角误差
为了消除b中的倾角?，可再增加一个同样的方程，即让滑块在从k2返回到k1，对应的速度分别
为v3和v4，经过时间t2返回过程受力图如图2
图2
bv? 同样由牛顿二定律有： mgsin
m a (4)
由始末条件 可解得： v4?v3?gt2sin由(2)式和(5)式可得： b?
bsm
(5)
(6)
m[t1(v3?v4)?t(2v?v)]1
2
s(t1?t2)
四、 实验步骤
1、打开电源，用抹布擦净气垫导轨，并连接好光电门与数字毫秒计数器;
2、调节水平。将一滑块在导轨上由静止释放，若滑块任静止，则导轨水平，否则则要调节调平螺母，使其水平;
3、调平后，选择一厚为h的垫块将导轨一端垫起，将两光电门固定在导轨上相距为s处，并选择数字毫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度v1、v2、v3、v4;
5、将数字毫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，使其下滑在反弹回来，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、用游标卡尺测出点快的高度h，用物理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=241.59g h=1.445cm l=114cm s=50cm 代入公式(3)和(6)得：b1?7.25?10?3(N?s)/m b'1?7.68?10?3(N?s)/m
滑块二：m=186.36g h=1.445cm l=114cm s=50cm
代入公式(3)和(6)得：b
2
?3.49?10
?3
(N?s)/m
b'2?4.35?10?3(N?s)/m
六、 相对误差及分析
两种测量方法产生的相对误差为： ?1?
b1?b1
b
'1
'
?100%?5.59%
?2?
b2?b2
b2
'
'
?100%?19.77%
含倾角时由于?很难测而且不易测准，所以会产生较大的相对误差，采用复测法测得的值相对较精确。
七、 实验分析讨论
1、实验前一定要将导轨调至水平状态，且确保导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、滑块在导轨上运动时，虽然没有滑动摩擦阻力，但要受到粘性内摩擦阻力的作用，从而对滑块的运动产生一定的影响，造成附加的速度损失，从而影响实验结果。
3、复侧法可以通过解方程消去难测量?，从而减少了系统误差。本实验采用的是在一次下滑中记录4次速度，这样可能会因后面的速度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下滑，建立方程消去?。