多普勒副本

1、用多普勒效應研究物體運動的設計與實現(xiàn)班級： 高分子材料102 姓名：曹廣亮 摘 要： 本實驗是以多普勒效應原理為基礎，根據(jù)預先設計好的實驗方案，利用實驗室提供的多普勒實驗設備和用具，研究物體變速運動，測量本地重力加速度和驗證牛頓第二定律。再依據(jù)實驗所得的原始數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和誤差分析，得出結論。關 鍵 詞： 多普勒效應、重力加速度、牛頓第二定律一、引 言： 用氣墊導軌研究物體的運動實驗了解了物體運動的規(guī)律，多普勒效應測聲速實驗對多普勒效應綜合實驗儀的熟悉后，本實驗希望同學們通過已學過的知識，利用多普勒效應將超聲探頭作為運動傳感器，研究物體的運動狀態(tài)。根據(jù)實驗室提供的多普勒實驗設備，來設計求重力

2、加速度，研究物體勻加速直線運動，驗證牛頓第二定律等方案，完成物體運動的研究任務。二、實驗目的： 用實驗室提供的多普勒實驗設備研究物體勻加速直線運動，測量本地重力加速度，以及測量力、質量與加速度的關系，驗證牛頓第二定律。三、實驗儀器： 整套儀器由試驗儀，超聲發(fā)射/接受其，導軌，運動小車，支架，光電門，電磁鐵，彈簧，滑輪，砝碼等組成。四、實驗原理： 研究物體勻變速運動，測量重力加速度，驗證牛頓第二定律質量為 M的接收器組件，與質量為m的砝碼托及砝碼懸掛于滑輪的兩端，運動系統(tǒng)的總質量為（Mm），所受合外力為 (Mm)g（滑輪轉動慣量與摩擦力忽略不計）。根據(jù)牛頓第二定律，系統(tǒng)的加速度應為：a = g

3、(Mm) /（Mm）(1) ，多普勒實驗設備儀采樣結束后會顯示 Vt曲線，將顯示的采樣次數(shù)及對應速度記入表中。由記錄的t ，V數(shù)據(jù)求得Vt直線的斜率即為此次實驗的加速度a。將表中得出的加速度a作縱軸，(Mm)/(Mm)作橫軸作圖，若為線性關系，符合（1）式描述的規(guī)律，即驗證了牛頓第二定律，且直線的斜率應為重力加速度。 勻變速直線運動安裝示意圖1 五、實驗內容及步驟：測勻變速運動的加速度和本地重力加速度驗證牛頓第二定律儀器安裝與測量準備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量M，砝碼托及砝碼質量，每次取不同質

4、量的砝碼放于砝碼托上，記錄每次實驗對應的m。3由于超聲發(fā)生器和接收器已經(jīng)改變了，因此需要對超聲發(fā)生器的驅動頻率重新調諧。步驟：1在液晶顯示屏上，用 選中“變速運動測量實驗”，并按“確認”；2利用 u 鍵修改測量點總數(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“開始測試”； 3按“確認”后，磁鐵釋放，接收器組件拉動砝碼作垂直方向的運動。測量完成后，顯示屏上出現(xiàn)測量結果。4在結果顯示界面中用 u 鍵選擇“返回”，“確認”后重新回到測量設置界面。改變砝碼質量，按以上程序進行新的測量。5采樣結束后顯示 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，就是此次實驗的加速度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原點的直線，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論。六、實驗原始數(shù)據(jù):表1 勻變速直線運動的測量 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、結束語：通過這次設計性實驗讓我對多普勒效應有了更深層次的了解和理解，對物體的運動規(guī)律也有了更新的認識。而且該實驗需要獨立思考能力和動手操作能力，此次實驗讓我