磁懸浮動力學(xué)實驗實用教案

1、【實驗【實驗(shyn)(shyn)目的】目的】1 1、學(xué)習導(dǎo)軌的水平、學(xué)習導(dǎo)軌的水平(shupng)(shupng)調(diào)整，熟悉磁懸導(dǎo)軌和智調(diào)整，熟悉磁懸導(dǎo)軌和智能速度加速度測試儀的調(diào)整和使用；能速度加速度測試儀的調(diào)整和使用；2 2、學(xué)習作圖法處理實驗數(shù)據(jù)，掌握勻變速、學(xué)習作圖法處理實驗數(shù)據(jù)，掌握勻變速(bin s)(bin s)直線運動規(guī)律；直線運動規(guī)律；3 3、測量重力加速度、測量重力加速度g g，并學(xué)習消減系統(tǒng)誤差的方法；，并學(xué)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速度、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(guān)系；的關(guān)系；5 5、探索動摩擦

2、力與速度的關(guān)系。、探索動摩擦力與速度的關(guān)系。第1頁/共30頁第一頁，共31頁。【實驗【實驗(shyn)(shyn)儀儀器】器】DHSY-1DHSY-1磁懸浮動力學(xué)實驗儀磁懸浮動力學(xué)實驗儀1 1套套磁懸浮小車磁懸浮小車(xioch)3(xioch)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(dǎo)軌上移動，輕易不臺，可在導(dǎo)軌上移動，輕易不能取下，但固定螺帽可擰出。能取下，但固定螺帽可擰出。HZDHHZDH磁懸浮導(dǎo)軌實驗智能測試儀磁懸浮導(dǎo)軌實驗智能測試儀DHSY-1DHSY-1普通電源線普通電源

3、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。序號序號實驗實驗項目項目班級班級實驗室、實驗室、組別組別實驗前實驗前簽字簽字實驗后實驗后簽字簽字教師教師時間時間備注備注成都工業(yè)學(xué)院大學(xué)物理實驗(shyn)項目登記表第2頁/共30頁第二頁，共31頁。【實驗【實驗(shyn)(shyn)原原理】理】一、瞬時速度一、瞬時速度(shn (shn sh s d)sh s d)的測量的測量第3頁/共30頁第三頁，共31頁。二、勻變速二、勻變速(bin s)(bin s)直線運動規(guī)直線運動規(guī)律的研究律的研究【實驗【實驗(shyn)(shyn)原理】原理】1 1、作、作 圖線：圖線：tv

4、 2 2、作、作 圖線：圖線：ttx 3 3、作、作 圖線：圖線：xv 2第4頁/共30頁第四頁，共31頁。二、勻變速二、勻變速(bin s)(bin s)直線運動規(guī)律直線運動規(guī)律的研究的研究【實驗【實驗(shyn)(shyn)原理】原理】測量測量(cling)(cling)量量第5頁/共30頁第五頁，共31頁。三、水平三、水平(shupng)(shupng)狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量測量【實驗【實驗(shyn)(shyn)原理】原理】第6頁/共30頁第六頁，共31頁。四、導(dǎo)軌傾斜時，斜面傾角、速度四、導(dǎo)軌傾斜時，斜面傾角、速度(sd)(sd)、加速度、加速度

5、(sd)(sd)關(guān)系的測試關(guān)系的測試【實驗【實驗(shyn)(shyn)原理】原理】1 1、動摩擦加速度與斜、動摩擦加速度與斜面面(ximin)(ximin)傾角的關(guān)傾角的關(guān)系：系：2 2、考察外力與阻力的關(guān)系：、考察外力與阻力的關(guān)系：G GN NF Ff f第7頁/共30頁第七頁，共31頁。五、重力五、重力(zhngl)(zhngl)加速度的測定及消減導(dǎo)軌中系統(tǒng)誤差加速度的測定及消減導(dǎo)軌中系統(tǒng)誤差的方法的方法【實驗【實驗(shyn)(shyn)原理】原理】1 1、重力、重力(zhngl)(zhngl)加速度的測定：加速度的測定：2 2、重力加速度的修正：、重力加速度的修正：已修正測量結(jié)果已修

6、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第8頁/共30頁第八頁，共31頁。【實驗【實驗(shyn)(shyn)裝置】裝置】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.光電門光電門5.5.導(dǎo)軌導(dǎo)軌6.6.標尺標尺(bioch)(bioch)7.7.角度尺角度尺8.8.基板基板9 9計時器計時器第9頁/共30頁第九頁，共31頁?！緦嶒灐緦嶒?shyn)(shyn)裝裝置】置】第10頁/共30頁第十頁，共31頁?！緦嶒灐緦嶒?shyn)(shyn)內(nèi)容內(nèi)容與步驟】與步

7、驟】一、學(xué)習導(dǎo)軌的水平調(diào)整一、學(xué)習導(dǎo)軌的水平調(diào)整(tiozhng)(tiozhng)，熟悉磁懸導(dǎo)軌，熟悉磁懸導(dǎo)軌和智能速度加速度測試儀的調(diào)整和智能速度加速度測試儀的調(diào)整(tiozhng)(tiozhng)和使用和使用二、勻變速運動二、勻變速運動(binsyndng)(binsyndng)規(guī)律的研究：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間距參數(shù)相）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間距參數(shù)相符，否則必須加以修正。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”。

8、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)。第11頁/共30頁第十一頁，共31頁。第12頁/共30頁第十二頁，共31頁。30.00cm30.00cm30.0mm30.0mm第13頁/共30頁第十三頁，共31頁。三、水平三、水平(shupng)(shupng)狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量狀態(tài)下磁懸浮小車阻力加速度的測量1 1、調(diào)整導(dǎo)軌水平；、調(diào)整導(dǎo)軌水平；2 2、將兩個光電門放置在合適的位置上，兩個光電門的距離、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(yīng)大于可以是任意的，但應(yīng)大于50cm50cm；3 3、設(shè)置測試儀為加

9、速度工作模式，并按、設(shè)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(dǎo)軌中，用手輕推、將磁懸浮小車放入第一光電門左側(cè)的導(dǎo)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，測量并記錄小車阻力加速度；門，測量并記錄小車阻力加速度；5 5、用不同、用不同(b tn)(b tn)的力度和初速度重復(fù)多次，測出阻力加的力度和初速度重復(fù)多次，測出阻力加速度；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、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。的平均值。第

10、14頁/共30頁第十四頁，共31頁。水平狀態(tài)下磁懸浮小車水平狀態(tài)下磁懸浮小車(xioch)(xioch)阻力加速度的測量阻力加速度的測量第15頁/共30頁第十五頁，共31頁。第16頁/共30頁第十六頁，共31頁。三、導(dǎo)軌傾斜三、導(dǎo)軌傾斜(qngxi)(qngxi)時，傾角、速度、加速度的測試時，傾角、速度、加速度的測試第17頁/共30頁第十七頁，共31頁。四、重力加速度的測定四、重力加速度的測定(cdng)(cdng)及消減導(dǎo)軌中系統(tǒng)誤差的方法及消減導(dǎo)軌中系統(tǒng)誤差的方法第18頁/共30頁第十八頁，共31頁。第19頁/共30頁第十九頁，共31頁。【數(shù)據(jù)處理與作圖數(shù)據(jù)處理與作圖】強調(diào)強調(diào)(qing

11、 dio)(qing dio)：1.1.作圖作圖要求要求測量點和所作圖線必須測量點和所作圖線必須(bx)(bx)清楚正確，要能反映被清楚正確，要能反映被測量的精度和數(shù)量間的關(guān)系，并便于讀取數(shù)據(jù)。測量的精度和數(shù)量間的關(guān)系，并便于讀取數(shù)據(jù)。作圖必須用坐標紙作圖必須用坐標紙(25cmx17cm)(25cmx17cm)，要使畫出的圖線比較，要使畫出的圖線比較(bjio)(bjio)對稱地充滿整個圖紙，既不偏于一角或一邊，對稱地充滿整個圖紙，既不偏于一角或一邊，也不要太陡或太平，若是直線應(yīng)使傾角接近于也不要太陡或太平，若是直線應(yīng)使傾角接近于45O45O。 1 1、列表法、列表法2 2、作圖法、作圖法第2

12、0頁/共30頁第二十頁，共31頁?！緮?shù)據(jù)處理與作圖數(shù)據(jù)處理與作圖】2.2.作圖規(guī)則作圖規(guī)則(guz)(guz)標出坐標軸：坐標的起點可以不取零值而取比所測標出坐標軸：坐標的起點可以不取零值而取比所測數(shù)據(jù)最小值略小的整數(shù)開始數(shù)據(jù)最小值略小的整數(shù)開始(kish)(kish)標值，并在軸的標值，并在軸的端點標明物理量名稱及單位。端點標明物理量名稱及單位。坐標軸的分度：測量數(shù)據(jù)中的可靠數(shù)字在圖中亦應(yīng)坐標軸的分度：測量數(shù)據(jù)中的可靠數(shù)字在圖中亦應(yīng)是可靠的，可疑數(shù)字在圖中亦應(yīng)是估計的，所以軸線是可靠的，可疑數(shù)字在圖中亦應(yīng)是估計的，所以軸線(zhu xin)(zhu xin)上的最小格對應(yīng)數(shù)據(jù)中可靠數(shù)字的最后

13、上的最小格對應(yīng)數(shù)據(jù)中可靠數(shù)字的最后一位。一位。 兩軸的比例尺可以不同兩軸的比例尺可以不同. . 標出數(shù)據(jù)點：用削尖的鉛筆和直尺以標出數(shù)據(jù)點：用削尖的鉛筆和直尺以“+ +”、“”、“”、“”等為符號標出各數(shù)據(jù)點，并使等為符號標出各數(shù)據(jù)點，并使符號的中心要與測量值準確一致。若一張圖紙畫幾條曲符號的中心要與測量值準確一致。若一張圖紙畫幾條曲線時，則可用不同的符號加以區(qū)別。線時，則可用不同的符號加以區(qū)別。 第21頁/共30頁第二十一頁，共31頁?！緮?shù)據(jù)處理與作圖數(shù)據(jù)處理與作圖】2.2.作圖規(guī)則作圖規(guī)則(guz)(guz)連線：除校準曲線要由各校準點連成折線外，一般連線：除校準曲線要由各校準點連成折線外

14、，一般都要連成直線或光滑曲線，并在連線時要使用都要連成直線或光滑曲線，并在連線時要使用(shyng)(shyng)直尺、曲線尺（板）等。所連直線或光滑直尺、曲線尺（板）等。所連直線或光滑曲線不一定要通過所有的數(shù)據(jù)點，而是要求數(shù)據(jù)點大曲線不一定要通過所有的數(shù)據(jù)點，而是要求數(shù)據(jù)點大致均勻地分布在線的兩側(cè)。對應(yīng)顯著偏離圖線的點，致均勻地分布在線的兩側(cè)。對應(yīng)顯著偏離圖線的點，要進行分析后決定取舍或重測。要進行分析后決定取舍或重測。在圖紙的適當位置寫出圖線名稱、注明時間、作者在圖紙的適當位置寫出圖線名稱、注明時間、作者(zuzh)(zuzh)、條件和圖注等。、條件和圖注等。第22頁/共30頁第二十二頁，

15、共31頁。3.3.作圖舉例作圖舉例(j l)(j l)【數(shù)據(jù)處理與作圖數(shù)據(jù)處理與作圖】第23頁/共30頁第二十三頁，共31頁。第24頁/共30頁第二十四頁，共31頁。第25頁/共30頁第二十五頁，共31頁。圖解法圖解法 利用已做好的圖線利用已做好的圖線, ,定量地求得待測量或者得出經(jīng)驗定量地求得待測量或者得出經(jīng)驗方程方程, ,稱為圖解法稱為圖解法. .尤其當圖線為直線尤其當圖線為直線(zhxin)(zhxin)時時, ,采采用此法更為方便用此法更為方便. .直線直線(zhxin)(zhxin)圖解一般是求出斜率和截距圖解一般是求出斜率和截距, ,進而得出完進而得出完整的線性方程整的線性方程,

16、,其步驟為其步驟為: : 選點選點第26頁/共30頁第二十六頁，共31頁。 求斜率求斜率(xil)(xil) 求截距求截距 第27頁/共30頁第二十七頁，共31頁。28一、勻變速一、勻變速(bin s)(bin s)直線運動的研直線運動的研究究( (一一) )編號為編號為1204112041的儀器的儀器(yq)(yq)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 14020 127.8723.4672.20 41.55612.8029.5225030 129.2923.2062.31 48.14842.1229.6136040 129.2323.2155.31 54.23 1036.94 29.9147050 126.0823.7951.07 58.74 1151.98 30.3358060 143.3720.9247.00 63.82 1484.75 28.8968060 123.7224.2431.42 95.48 1344.68 52.9779070 129.5523.1544.52 67.38 1477.73 29.938100 80 128.3623.3741.65 72.02 1664.54 29.22iiPis0t 0vit ivitia第28頁/共30頁第二十八頁，共31頁。291020編號為編號為1204112041的儀器之的儀器之 曲線曲線 t- 第29頁/共30