第一篇:利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)報(bào)告中國(guó)石油大學(xué)華東
利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律
】
【摘要】:氣墊導(dǎo)軌是為研究無(wú)摩擦現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,在導(dǎo)軌表面分布著許多小孔,壓縮空氣從這些小孔中噴出,在導(dǎo)軌和滑塊之間形成了月 0.1mm 厚的空氣層,即氣墊,由于氣墊的形成,滑塊被托起,使滑塊在氣墊上作近似無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng)。利用氣墊導(dǎo)軌,再配以光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)和其他輔助部件,可以對(duì)做直線運(yùn)動(dòng)的物體(即滑塊)進(jìn)行許多研究,如測(cè)定速度、加速度、驗(yàn)證牛頓第二定律,研究物體間的碰撞,研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等。
【 關(guān)鍵詞】
氣墊導(dǎo)軌、通用計(jì)數(shù)器、測(cè)速的試驗(yàn)方法、牛頓第二定律、控制變量法、導(dǎo)軌調(diào)平實(shí)驗(yàn)回顧 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
1.熟悉氣墊導(dǎo)軌和 MUJ-613 電腦式數(shù)字毫秒計(jì)的使用方法。
2.學(xué)會(huì)測(cè)量滑塊速度和加速度的方法。
3.研究力、質(zhì)量和加速度之間的關(guān)系,通過(guò)測(cè)滑塊加速度驗(yàn)證牛頓第二定律。
【實(shí)驗(yàn)原理】
(一)
儀器使用原理 1.氣墊導(dǎo)軌 如圖 4-1 所示,氣墊導(dǎo)軌是一種摩擦力很小的實(shí)驗(yàn)裝置,它利用從導(dǎo)軌表面小孔噴出的壓縮空氣,在滑塊與導(dǎo)軌之間形成很薄的空氣膜,將滑塊從導(dǎo)軌面上托起,使滑塊與導(dǎo)軌不直接接觸,滑塊在滑動(dòng)時(shí)只受空氣層間的內(nèi)摩擦力和周圍空氣的微弱影響,這樣就極大地減少了力學(xué)實(shí)驗(yàn)中難于克服的摩擦力的影響,滑塊的運(yùn)動(dòng)可以近似看成無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng),使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度大為提高。
圖 4-1
氣墊導(dǎo)軌裝置圖
2.MUJ-613 電腦式數(shù)字毫秒計(jì) 在用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中,我們采用 MUJ-613 電腦式數(shù)字毫秒計(jì)測(cè)量時(shí)間。利用它的測(cè)加速度程序,可以同時(shí)測(cè)量出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間及滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門之間的時(shí)間間隔。
使用計(jì)數(shù)器時(shí),首先將電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)(后板面),連續(xù)按功能鍵。使得加速度功能旁的燈亮,氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣后,使裝有兩個(gè)擋光桿的滑塊依次通過(guò)氣墊導(dǎo)軌上的兩個(gè)光電門計(jì)數(shù)器按下列順序顯示測(cè)量的時(shí)間:
顯示字符
含
單位 1
通過(guò)第一個(gè)光電門的速度
cm/s(亮)××·××
通過(guò)第二個(gè)光電門的速度
cm/s(亮)××·××
1—2
在第一和第二個(gè)光電門之間運(yùn)動(dòng)的加速度
cm/s2
(亮)××·××
若不是要求的單位亮則按轉(zhuǎn)換鍵即可顯示要求的單位。
(二)
驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)原理 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是在已知某一理論的條件下進(jìn)行的。所謂驗(yàn)證是指實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果的完全一致,這種一致實(shí)際上是實(shí)驗(yàn)裝置、方法在誤差范圍內(nèi)的一致。由于實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)水平的限制,有時(shí)可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果之差超出了實(shí)驗(yàn)誤差的范圍,因此驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是屬于難度很大的一類實(shí)驗(yàn),要求具備較高的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)水平。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)直接測(cè)量牛頓第二定律所涉及的各物理量的值,并研究它們之間的定量關(guān)系,進(jìn)行直接驗(yàn)證。
1.速度的測(cè)量 懸浮在水平氣墊導(dǎo)軌上的滑塊,當(dāng)它所受合外力為零時(shí),滑塊將在導(dǎo)軌上靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。在滑塊上裝兩個(gè)擋光桿如圖 4-2 所示,當(dāng)滑塊通過(guò)某一個(gè)光電門時(shí),第一個(gè)擋光桿擋住照在光電管上的光,計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí),當(dāng)另一個(gè)擋光桿再次擋光時(shí),計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)停止,這樣計(jì)數(shù)器數(shù)字顯示屏上就顯示出兩個(gè)擋光桿通過(guò)光電門的時(shí)間Δ t。
圖 4-2
滑塊
如果兩個(gè)擋光桿軸線之間的距離為Δ L,可以計(jì)算出滑塊通過(guò)光電門的平均速度 v 為:
tLv???
(1-1)
由于Δ L 比較?。?cm 左右),在Δ L 范圍內(nèi)滑塊的速度變化很小,所以可把 v 看做滑塊經(jīng)過(guò)光電門的瞬時(shí)速度。
2.加速度的測(cè)量 在氣墊導(dǎo)軌上,設(shè)置兩個(gè)光電門,其間距為 S。使受到水平恒力作用的滑塊(做勻加速直線運(yùn)動(dòng))依次通過(guò)這兩個(gè)光電門,計(jì)數(shù)器可以顯示出滑塊分別通過(guò)這兩個(gè)光電門的時(shí)間Δ t 1、Δ t 2 及通過(guò)兩光電門的時(shí)間間隔Δ t。滑塊滑過(guò)第一
個(gè)光電門的初速度為 v 1 =1tL??,滑塊滑過(guò)第二個(gè)光電門的末速度為 v 2 =2tL??,則滑塊的加速度為:
tv va???1 2
或
Sv va22122??
(1-2)
3.驗(yàn)證牛頓第二定律 按照牛頓第二定律,對(duì)于一定質(zhì)量 M 的物體,其所受的合外力 F?合 和物體獲得的加速度 a?之間的關(guān)系如下:
F?合 = M a?
(1-3)
驗(yàn)證此定律可分為兩步:(1)驗(yàn)證物體的質(zhì)量 M 一定時(shí),其所受合外力 F?合 和物體的加速度 a?成正比;(2)驗(yàn)證合外力 F?合 一定時(shí),物體的加速度 a?的大小和其質(zhì)量 M 成反比。
若實(shí)驗(yàn)中所用滑塊質(zhì)量為 m 1,砝碼盤(pán)和砝碼的質(zhì)量為 m 2,則該系統(tǒng)的總質(zhì)量 M = m 1 + m 2,該系統(tǒng)所受的合外力的大小 F = m 2 g,則有:
F = Ma
(1-4)
【實(shí)驗(yàn)儀器】
氣墊導(dǎo)軌,滑塊,MUJ-613電腦式數(shù)字毫秒計(jì),砝碼。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
(一)調(diào)節(jié)光電計(jì)時(shí)系統(tǒng) 將氣墊導(dǎo)軌上的兩個(gè)光電門引線接入MUJ-613電腦式數(shù)字毫秒計(jì)后面板的P 1及 P 2 插口上,打開(kāi)MUJ-613電腦式數(shù)字毫秒計(jì)電源開(kāi)關(guān)。將氣墊導(dǎo)軌氣源接通,用適當(dāng)?shù)牧ν苿?dòng)滑塊一下,使它依次通過(guò)兩個(gè)光電門,看MUJ-613電腦式數(shù)字毫秒計(jì)是否能正常記錄時(shí)間,若不正常請(qǐng)檢查擋光桿是否擋光及檢查光電管照明是否充分。
(二)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平1.靜態(tài)調(diào)平(粗調(diào))
調(diào)節(jié)導(dǎo)軌底腳螺絲使滑塊在導(dǎo)軌上無(wú)定向的自然運(yùn)動(dòng),也就是滑塊能靜止在導(dǎo)軌上,可以認(rèn)為導(dǎo)軌被初步調(diào)平。
2.動(dòng)態(tài)調(diào)平(細(xì)調(diào))
用適當(dāng)?shù)牧ν苿?dòng)滑塊一下,使它依次通過(guò)兩個(gè)光電門,要求滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間Δ t 1 和Δ t 2 相對(duì)差異小于1%。否則應(yīng)繼續(xù)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌底腳螺絲,直至達(dá)到要求。
(三)驗(yàn)證牛頓第二定律 1.物體系的總質(zhì)量 M 一定,驗(yàn)證外力與加速度成正比 ⑴ 在導(dǎo)軌上固定兩個(gè)光電門,將線一端系在滑塊上,另一端通過(guò)氣墊滑輪與砝碼盤(pán)相連。在滑塊上放置兩個(gè)砝碼,砝碼盤(pán)上放一個(gè)砝碼,砝碼盤(pán)自身質(zhì)量為5g。滑塊置于遠(yuǎn)離氣墊滑輪的導(dǎo)軌另一端,由靜止釋放,在砝碼盤(pán)及一個(gè)砝碼所受重力作用下,滑塊作勻加速直線運(yùn)動(dòng),由計(jì)數(shù)器測(cè)量出加速度 a 1。重復(fù)測(cè)量三次(注意:滑塊釋放的初始位置必須一致,靠近氣墊滑輪的光電門安放位置要合適,防止滑塊尚未通過(guò)此光電門而砝碼盤(pán)已落到地面上)。
⑵ 將一個(gè)砝碼從滑塊上取下,放入砝碼盤(pán)中,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,測(cè)出滑塊加速度 a 2。
⑶ 再將滑塊上的另一個(gè)砝碼取下,也放入砝碼盤(pán)中(盤(pán)中砝碼總數(shù)為3個(gè)),仍然重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,測(cè)出滑塊加速度 a 3。
⑷ 記錄 m 1,m 2 和 M 的值,計(jì)算出作用力 F 1、F 2 和 F 3(m 2 指砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量之和,M 為滑塊、砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量之和)。
2.物體系所受外力 F 一定,驗(yàn)證物體系的質(zhì)量與加速度成反比 ⑴ 在砝碼盤(pán)中放入一個(gè)砝碼,測(cè)出在此作用力下,質(zhì)量為 m 1 的滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度 a。
⑵ 保持砝碼盤(pán)中的砝碼不變(外力一定),將一質(zhì)量為 m 1 ′ 的砝碼放在質(zhì)量為 m 1 的滑塊上,測(cè)出在此作用力下,滑塊組運(yùn)動(dòng)的加速度 a ′。
⑶ 以上測(cè)量重復(fù)進(jìn)行三次。記錄 m 2 的值并求出物體系的總質(zhì)量 M 和 M ′。
【數(shù)據(jù)處理】
1.保持系統(tǒng)合外力 F 不變,改變系統(tǒng)總質(zhì)量 M,驗(yàn)證 a&1/M,即 Ma=F,兩光電門之間距離 S=50cm
當(dāng)光片寬度 l=1cm
M:砝碼 1 只+砝碼盤(pán)
M1:小滑塊+砝碼 1 只+砝碼盤(pán)+擋光片+套鉤+鉤+固定螺釘 3 只
M2:M1+配重塊 2 個(gè)+固定螺釘 2 只
M3:M2+配重塊 2 個(gè) M2=10.27g
F=m2*g=0.1006N
系統(tǒng)質(zhì)量/g 加 速 度/cm/s^2 加速度平均值/cm/s^2 力F/N Fi與F比較(百分誤差)
M1=182.44 51.19 51.11 0.0932 7% 50.95 51.20 M2=288.89 32.79 32.70 0.0945 6% 32.82 32.49 M3=388.97 21.18 21.14 0.0892 11% 21.15 21.10 系統(tǒng)合外力不變,加速度與系統(tǒng)質(zhì)量關(guān)系01020304050600 50 100 150 200 250 300 350 400 450系統(tǒng)質(zhì)量加速度加速度線性(加速度)2.保持系統(tǒng)總質(zhì)量不變,改變系統(tǒng)的合外力 F 的大笑,驗(yàn)證 F 正比于 a 兩光電門之間距離 s=50cm,擋光片寬度 l=1cm 系統(tǒng)總質(zhì)量 M=87.00g m2/g 加速度 a/cm*s^-2 1 2 3平均值 m 21=砝碼盤(pán)質(zhì)量 5.26 0.0438 0.0435 0.0432 0.0435 m 22=m21+1只砝碼質(zhì)量 10.27 0.0970 0.0974 0.0976 0.0973 m 23=m21+2只砝碼質(zhì)量 15.28 0.1468 0.1466 0.1444 0.1460 m 23=m21+3只砝碼質(zhì)量 20.29 0.1941 0.1935 0.1949 0.1942 m 24=m 21+4只砝碼質(zhì)量 25.30 0.2451 0.2500 0,2480 0.2477
系統(tǒng)質(zhì)量不變,系統(tǒng)合外力與加速度關(guān)系00.050.10.150.20.250.30 50 100 150 200 250 300系統(tǒng)所受合外力加速度加速度線性(加速度)
【實(shí)驗(yàn)誤差討論】
1.空氣阻力的影響,滑塊運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中總會(huì)受到空氣阻力的影響,無(wú)法到達(dá)理想狀況。
2.做實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度氣壓等外在因素的影響,使得 g 的理論值不是那么準(zhǔn)確 3.驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí),砝碼盤(pán)的質(zhì)量因?yàn)椴豢芍苯臃诺教炱缴戏Q量,可能不是那么準(zhǔn)確 4.實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差和讀書(shū)上的誤差
【實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)】
1.實(shí)驗(yàn)中采用氣墊導(dǎo)軌大大減小了實(shí)驗(yàn)的摩擦誤差,這樣能夠使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
2.試驗(yàn)中分別從質(zhì)量一定,控制力的大小和力的大小一定,質(zhì)量改變做運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)施實(shí)驗(yàn),更加增加了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和全面性。
【小結(jié)】
做實(shí)驗(yàn)時(shí),擋光片的選擇需要根據(jù)第一組數(shù)據(jù)中的誤差關(guān)系來(lái)選擇。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要講究細(xì)心、耐心,千萬(wàn)不可心浮氣躁,值得一提的是在氣墊導(dǎo)軌調(diào)平的時(shí)候要仔細(xì)觀察,分為粗調(diào)和細(xì)調(diào)使得滑塊靜止或者左右微微擺動(dòng),細(xì)調(diào)要使 t1 實(shí)驗(yàn)過(guò)后,需要掌握氣墊導(dǎo)軌的調(diào)整與使用,通用計(jì)數(shù)器的基本功能與使用方法,氣墊導(dǎo)軌上測(cè)速度和加速度的試驗(yàn)方法。驗(yàn)證牛頓第二定律(選擇合理的實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)處理方法驗(yàn)證物理定律,體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)中需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和科學(xué)的方法)。 懷 化 學(xué) 院 懷 化 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 記 錄 紙 實(shí)驗(yàn)名稱:驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2011 年 * 月 * 日 ___數(shù)學(xué)系__ _系10 級(jí)信計(jì)專業(yè) * 班 姓名張 三學(xué)號(hào)100940**** 數(shù)據(jù)記錄:表1 速度測(cè)量練習(xí)數(shù)據(jù)記錄表 自 薦 信 尊敬的中國(guó)石油大學(xué)(華東)學(xué)自主招生領(lǐng)導(dǎo): 您好! 學(xué)生李昌民,今年17歲,是山東省萊蕪市第一中學(xué)(省級(jí)示范性高中)的高三學(xué)生,您在百忙之中審閱我的自薦申請(qǐng)材料,我感到榮幸萬(wàn)分,深表謝意! 中國(guó)石油大學(xué)(華東),是我心中的夢(mèng)想,基于對(duì)中國(guó)石油大學(xué)(華東)的敬仰,對(duì)中國(guó)名校的渴望,我將為走進(jìn)中國(guó)石油大學(xué)(華東),努力! 出生于齊魯長(zhǎng)城腳下,生長(zhǎng)在長(zhǎng)勺之戰(zhàn)的歷史故事里,養(yǎng)成了我干脆利落、一鼓作氣的做事風(fēng)格和善于觀察分析的學(xué)習(xí)生活習(xí)慣。熱愛(ài)物理、化學(xué),積極參加各種科技創(chuàng)新活動(dòng),愛(ài)動(dòng)手、喜歡小發(fā)明、小制作。 一次,家里來(lái)了客人,我看到大人們吸煙后,放到煙灰缸里的煙頭沒(méi)有掐滅,煙霧還在飄出,有時(shí)候煙灰缸內(nèi)的煙灰隨風(fēng)飛出,造成室內(nèi)環(huán)境的污染。如何避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,曾經(jīng)設(shè)想了好久,能不能給煙灰缸增加一個(gè)活動(dòng)的蓋子,以防止煙灰的隨風(fēng)散落呢?經(jīng)過(guò)多次的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、失敗、改進(jìn),一次次的重復(fù)實(shí)驗(yàn),最終成型,設(shè)計(jì)成功了一種環(huán)保煙灰缸,并獲得了中華人民共和國(guó)實(shí)用新型專利,取得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利證書(shū)。雖然該小制作要達(dá)到實(shí)用還需要繼續(xù)改進(jìn),但是這卻鍛煉了我的觀察能力、分析能力和設(shè)計(jì)能力,提高了自我的認(rèn)知能力,堅(jiān)定了勇于創(chuàng)新的自信心,更是切身體會(huì)了“失敗是成功之母”的真正含義。 在這個(gè)小發(fā)明的制作過(guò)程中,總結(jié)出一個(gè)道理,即“確定目標(biāo)、研究方法、堅(jiān)持努力,才能走向成功”。我相信,這個(gè)小發(fā)明的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),對(duì)于我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活會(huì)有很大的幫助。 我有時(shí)候會(huì)因?yàn)榇中模敢恍┎辉摮霈F(xiàn)的錯(cuò)誤。比如,有次期中考試,化學(xué)考卷,草稿上計(jì)算正確的結(jié)果,我卻在答題時(shí)填錯(cuò),由此得到了老師和家長(zhǎng)的輪番嚴(yán)厲教育。我會(huì)虛心、認(rèn)真地接受老師和家長(zhǎng)的批評(píng),吸取教訓(xùn),總結(jié)經(jīng)驗(yàn),在以后的學(xué)習(xí)和工作中擯棄浮躁心理,謹(jǐn)慎細(xì)心、精益求精。我們正式在這種錯(cuò)誤和改正的過(guò)程當(dāng)中慢慢成長(zhǎng)起來(lái)。 憑借著高中三年如一日的努力,我的成績(jī)一直名列年級(jí)前茅,考試成績(jī)只能證明過(guò)去,我必須堅(jiān)持努力,勤奮鉆研,我相信,中國(guó)石油大學(xué)(華東)的大門將為我敞開(kāi)著。若能走進(jìn)中國(guó)石油大學(xué)(華東),我希望能在石油工程、資源勘查或地球物理等方面深造,刻苦學(xué)習(xí),為我國(guó)的石油、能源事業(yè)付出自身的精力! 青島,世界著名海濱旅游度假城市,歷史文化名城,匯集八方賢才,經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚,社會(huì)治安穩(wěn)定,環(huán)境優(yōu)美,景色宜人,我向往這座美麗的城市,我向往中國(guó)石大的大講堂。 石油大學(xué),我會(huì)努力來(lái)的! 自薦學(xué)生 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范例(驗(yàn)證牛頓第二定律) 大 學(xué) 物 理 實(shí) 驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 系別 數(shù)學(xué)系 年級(jí) 2010 專業(yè) 信息與計(jì)算 班級(jí) 10信計(jì)3班 姓名 張 三 學(xué)號(hào) 10094030** 組別 實(shí)驗(yàn)日期 2011-4-10 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目: 驗(yàn)證牛頓第二定律 1/11頁(yè) 【實(shí)驗(yàn)題目】驗(yàn)證牛頓第二定律 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p> 1.了解氣墊技術(shù)的原理,掌握氣墊導(dǎo)軌和計(jì)時(shí)計(jì)測(cè)速儀的使用方法。 2.掌握測(cè)速儀測(cè)速度、加速度方法。 3.驗(yàn)證牛頓第二定律。 【實(shí)驗(yàn)儀器】(應(yīng)記錄具體型號(hào)規(guī)格等,進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后按實(shí)填寫(xiě)) 汽墊導(dǎo)軌(含氣源等附件)、MUJ-5B型計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)速儀、電子天平 【實(shí)驗(yàn)原理】(在理解基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)明扼要表述原理,主要公式、重要原理圖) 1、速度測(cè)量 擋光片寬度Δs已知,用計(jì)時(shí)測(cè)速儀測(cè)出擋光片通過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間Δt,即可測(cè)出平均速度,因Δs很小,該平均速度近似為擋光片通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度,即: ,sds,sv,,瞬時(shí)速度: lim,tdt,t,t,0 MUJ-5B計(jì)時(shí)儀能直接計(jì)算并顯示速度。 ,s2、加速度測(cè)量 設(shè)置兩個(gè)光電門,測(cè)出擋光片通過(guò)兩個(gè)光電門的速、度和擋光片在兩光電vv12門間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,即可測(cè)出加速度a。 vv,21a, t MUJ-5B計(jì)時(shí)儀能直接計(jì)算并顯示加速度。 3、牛頓第二定律驗(yàn)證 在右圖由、構(gòu)成的系統(tǒng)中,在阻力忽略不計(jì)mm12 時(shí),有: mg,(m,m)a212 F,Ma令,則有 F,mgM,m,m212 令M,m,m不變,改變F,mg(將砝碼依次從滑塊上移到砝碼盤(pán)上,即可122 保證F增大,而M不變),即可驗(yàn)證質(zhì)量不變時(shí),加速度與合外力的關(guān)系;令F,mg2 M,m,m不變,改變(在滑塊上增加配重),即可驗(yàn)證合外力不變時(shí),加速度與質(zhì)12 量的關(guān)系。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】(實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及主要操作步驟) 1.氣墊導(dǎo)軌的水平調(diào)節(jié) 可用靜態(tài)調(diào)平法或動(dòng)態(tài)調(diào)平法,使汽墊導(dǎo)軌保持水平。靜態(tài)調(diào)平法:將滑塊在2/11頁(yè) 汽墊上靜止釋放,調(diào)節(jié)導(dǎo)軌調(diào)平螺釘,使滑塊保持不動(dòng)或稍微左右擺動(dòng),而無(wú)定向運(yùn)動(dòng),即可認(rèn)為導(dǎo)軌已調(diào)平。 2.練習(xí)測(cè)量速度。 計(jì)時(shí)測(cè)速儀功能設(shè)在“計(jì)時(shí)2”,讓滑塊在汽墊上以一定的速度通過(guò)兩個(gè)光電門,練習(xí)測(cè)量速度。 3.練習(xí)測(cè)量加速度 計(jì)時(shí)測(cè)速儀功能設(shè)在“加速度”,在砝碼盤(pán)上依次加砝碼,拖動(dòng)滑塊在汽墊上作勻加速運(yùn)動(dòng),練習(xí)測(cè)量加速度。 4.驗(yàn)證牛頓第二定律 (1)驗(yàn)證質(zhì)量不變時(shí),加速度與合外力成正比。 用電子天平稱出滑塊質(zhì)量,測(cè)速儀功能選“加速度”,按上圖所示放置滑m滑塊 塊,并在滑塊上加4個(gè)砝碼(每個(gè)砝碼及砝碼盤(pán)質(zhì)量均為5g),將滑塊移至遠(yuǎn)離滑輪一端,使其從靜止開(kāi)始作勻加速運(yùn)動(dòng),記錄通過(guò)兩個(gè)光電門之間的加速度。再將滑塊上的4個(gè)砝碼分四次從滑塊上移至砝碼盤(pán)上,重復(fù)上述步驟。 (2)驗(yàn)證合外力不變時(shí),加速度與質(zhì)量成反比。 計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)速儀功能設(shè)定在“加速度”檔。在砝碼盤(pán)上放一個(gè)砝碼(即),測(cè)量滑塊由靜止作勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。再將四個(gè)配重塊(每個(gè)配重m,10g2 塊的質(zhì)量均為m′=50g)逐次加在滑塊上,分別測(cè)量出對(duì)應(yīng)的加速度。 【數(shù)據(jù)處理】(數(shù)據(jù)不必在報(bào)告里再抄寫(xiě)一遍,要有主要的處理過(guò)程和計(jì)算公式,要求用作圖法處理的應(yīng)附坐標(biāo)紙作圖或計(jì)算機(jī)打印的作圖) 1、由數(shù)據(jù)記錄表3,可得到a與F的關(guān)系如下: 由上圖可以看出,a與F成線性關(guān)系,且直線近似過(guò)原點(diǎn)。 上圖中直線斜率的倒數(shù)表示質(zhì)量,M=1/0.0058=172克,與實(shí)際值M=165克的相對(duì) 172,165,4.2%誤差: 165 可以認(rèn)為,質(zhì)量不變時(shí),在誤差范圍內(nèi)加速度與合外力成正比。 2、由數(shù)據(jù)記錄表4,可得a與M的關(guān)系如下: 3/11頁(yè) 由上圖可以看出,a與1/M成線性關(guān)系,且直線近似過(guò)原點(diǎn)。 2直線的斜率表示合外力,由上圖可得:F=9342gcm/s,實(shí)際合外力F=10克力 9800,934222=10g*980cm/s=9800gcm/s,相對(duì)誤差:,4.7% 9800 可以認(rèn)為,合外力不變時(shí),在誤差范圍內(nèi)加速度與質(zhì)量成反比。 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析】(每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)有明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論或結(jié)果,本實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),應(yīng)清楚表述實(shí)驗(yàn)的結(jié)論) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果,可以認(rèn)為:在誤差的范圍內(nèi),實(shí)驗(yàn)與牛頓第二定律相符,即加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比。 實(shí)驗(yàn)分析:實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)源于以下方面: 1.導(dǎo)軌未完全調(diào)水平; 2.空氣阻力的影響,細(xì)線、滑輪運(yùn)動(dòng)阻力的影響; 3.氣流波動(dòng)的影響;24.本地重力加速度近似取980cm/s。 5.砝碼的質(zhì)量誤差。 空氣等各種阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可能是主要的。因?yàn)榭諝庾枇σ话闩c速度的二次方成正比,所以實(shí)驗(yàn)中拉力不能太大,否則加速度大,速度增加快,空氣阻力增加也快;但拉力也不能過(guò)小,否則很小的阻力也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。 4/11頁(yè) 對(duì)多人一組的,應(yīng)注明合作者 合作者: 無(wú) 懷 化 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 記 錄 紙 實(shí)驗(yàn)名稱: 驗(yàn)證牛頓第二定律 實(shí)驗(yàn)時(shí)間: 2011 年 * 月 * 日 ___數(shù)學(xué)系__ _系 10 級(jí) 信計(jì) 專業(yè) * 班 教師簽名: 姓名 張 三 學(xué)號(hào) 100940**** 數(shù)據(jù)記錄: 表1 速度測(cè)量練習(xí)數(shù)據(jù)記錄表2 3 4 5 v(cm/s)1 v(cm/s)2 表2 加速度測(cè)量練習(xí)數(shù)據(jù)記錄表 m=_________g 滑塊 2次數(shù)(cm/s)a砝碼及盤(pán)質(zhì)量(g)(cm/s)(cm/s)vv121 5 10 15 表3 驗(yàn)證加速度與合外力關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表 m= 139.8 g,M=m+5m= 165 g 滑塊滑塊0 22(g)(cm/s)maa(cm/s)2 m 28.42 29.02 28.64 28.85 28.31 28.65 0 2m 56.75 56.94 56.74 56.66 56.80 56.78 0 3m 85.23 85.47 85.00 85.48 85.47 85.33 0 4m 114.24 114.12 113.96 113.30 114.19 113.96 0 5m 142.87 143.59 142.97 142.88 143.36 143.13 0 表4 驗(yàn)證加速度與質(zhì)量關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表 m= 10 g , m= 139.8 g,m’= 50 g 2滑塊 22M(g)(cm/s)aa(cm/s) m,m150 62.37 62.72 63.00 62.52 62.88 62.70 2滑塊,m,m,m 200 47.57 47.01 47.32 47.39 47.30 47.32 2滑塊,m,m,2m 250 38.64 38.02 38.24 38.20 37.95 38.21 2滑塊,m,m,3m 300 31.53 31.45 31.44 31.45 31.52 31.48 2滑塊,m,m,4m 350 27.29 27.11 27.26 27.04 27.00 27.14 2滑塊5/11頁(yè) 尊敬的中國(guó)石油大學(xué)(華東)老師: 您好。 我是來(lái)自XX省XX市XX中學(xué)(省級(jí)規(guī)范化學(xué)校)的XXX。我希望通過(guò)貴校的自主招生來(lái)實(shí)現(xiàn)我在中國(guó)石油大學(xué)(華東)學(xué)習(xí)的夢(mèng)想,感謝您在百忙中抽出時(shí)間審閱我的申請(qǐng)材料。 我性格開(kāi)朗,興趣廣泛,國(guó)內(nèi)國(guó)際形勢(shì)都會(huì)引起我極大的興趣與關(guān)注。其中,我尤其熱愛(ài)生物學(xué)、機(jī)械制造與自動(dòng)化以及計(jì)算機(jī)。我熱愛(ài)生活,始終對(duì)生活充滿信心和希望。我喜歡感受快樂(lè),我希望把快樂(lè)傳遞給我身邊的每一個(gè)人。我會(huì)常常不厭其煩地給同學(xué)講一道已經(jīng)講過(guò)多少遍的數(shù)學(xué)題,我會(huì)鄭重其事地給同學(xué)公開(kāi)我學(xué)習(xí)生物、物理的訣竅,我會(huì)在學(xué)習(xí)之余和同學(xué)一起去圖書(shū)館遨游于知識(shí)的海洋里,一起去籃球場(chǎng)陶醉在震耳的吶喊中。并且我在2010年全國(guó)數(shù)學(xué)奧林匹克競(jìng)賽中獲得了山東省三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。 我與中國(guó)石油大學(xué)(華東)雖未有太多直接接觸,但神交已久,夢(mèng)想已久。我是深深地向往著中國(guó)石油大學(xué)(華東)的--這也讓我忽而想起一句稼軒詞來(lái): “我見(jiàn)青山多嫵媚,料青山、見(jiàn)我應(yīng)如是?!?/p> 中國(guó)石油大學(xué)(華東)在風(fēng)雨征程中養(yǎng)育了屬于自己的精神,“實(shí)事求是、艱苦奮斗、團(tuán)結(jié)奉獻(xiàn)、開(kāi)拓創(chuàng)新”是中國(guó)石油大學(xué)(華東)人的精神地標(biāo)。我選擇中國(guó)石油大學(xué)(華東)是經(jīng)過(guò)了慎重的考慮,我相信中國(guó)石油大學(xué)(華東)是一所能夠?qū)⑽規(guī)先松硐敫叻宓拇髮W(xué)。同樣的,我也相信當(dāng)中國(guó)石油大學(xué)(華東)選擇了我,假以時(shí)日它將為我而自豪。進(jìn)入中國(guó)石油大學(xué)(華東)后,我會(huì)在專業(yè)課的學(xué)習(xí)上精益求精,廣泛涉獵,跨學(xué)科選修,全面的充實(shí)自己。大學(xué)并非我人生的終極目標(biāo),它將是一個(gè)新的起點(diǎn)。伴隨著我的大學(xué)夢(mèng),我將以大學(xué)為原點(diǎn),畫(huà)一個(gè)很大的圓,將我的人生畫(huà)得闊大飽滿,讓我的人生與更多的人結(jié)緣,為更多的人服務(wù)。 收筆之際,鄭重地提一個(gè)小小的請(qǐng)求:無(wú)論您是否選擇我,尊敬的老師,希望您能夠接受我誠(chéng)懇的謝意!” 此致 敬禮! 陳述人:XXX 2010年12月18日第二篇:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范例(驗(yàn)證牛頓第二定律)
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