磁悬浮动力学实验实用教案

1、【实验【实验(shyn)(shyn)目的】目的】1 1、学习导轨的水平、学习导轨的水平(shupng)(shupng)调整，熟悉磁悬导轨和智调整，熟悉磁悬导轨和智能速度加速度测试仪的调整和使用；能速度加速度测试仪的调整和使用；2 2、学习作图法处理实验数据，掌握匀变速、学习作图法处理实验数据，掌握匀变速(bin s)(bin s)直线运动规律；直线运动规律；3 3、测量重力加速度、测量重力加速度g g，并学习消减系统误差的方法；，并学习消减系统误差的方法；4 4、探索牛顿第二定律，加深物体运动时所受外力与加速度、探索牛顿第二定律，加深物体运动时所受外力与加速度的关系；的关系；5 5、探索动摩擦

2、力与速度的关系。、探索动摩擦力与速度的关系。第1页/共30页第一页，共31页。【实验【实验(shyn)(shyn)仪仪器】器】DHSY-1DHSY-1磁悬浮动力学实验仪磁悬浮动力学实验仪1 1套套磁悬浮小车磁悬浮小车(xioch)3(xioch)3辆，参考质量分别为：辆，参考质量分别为：466g466g、463g463g、468g468g。测试架（含测试架（含2 2光电门）光电门）2 2台，可在导轨上移动，轻易不台，可在导轨上移动，轻易不能取下，但固定螺帽可拧出。能取下，但固定螺帽可拧出。HZDHHZDH磁悬浮导轨实验智能测试仪磁悬浮导轨实验智能测试仪DHSY-1DHSY-1普通电源线普通电源

3、线1 1根，根，2 2米卷尺米卷尺1 1把，水泡把，水泡3 3只。只。序号序号实验实验项目项目班级班级实验室、实验室、组别组别实验前实验前签字签字实验后实验后签字签字教师教师时间时间备注备注成都工业学院大学物理实验(shyn)项目登记表第2页/共30页第二页，共31页。【实验【实验(shyn)(shyn)原原理】理】一、瞬时速度一、瞬时速度(shn (shn sh s d)sh s d)的测量的测量第3页/共30页第三页，共31页。二、匀变速二、匀变速(bin s)(bin s)直线运动规直线运动规律的研究律的研究【实验【实验(shyn)(shyn)原理】原理】1 1、作、作 图线：图线：tv

4、 2 2、作、作 图线：图线：ttx 3 3、作、作 图线：图线：xv 2第4页/共30页第四页，共31页。二、匀变速二、匀变速(bin s)(bin s)直线运动规律直线运动规律的研究的研究【实验【实验(shyn)(shyn)原理】原理】测量测量(cling)(cling)量量第5页/共30页第五页，共31页。三、水平三、水平(shupng)(shupng)状态下磁悬浮小车阻力加速度的状态下磁悬浮小车阻力加速度的测量测量【实验【实验(shyn)(shyn)原理】原理】第6页/共30页第六页，共31页。四、导轨倾斜时，斜面倾角、速度四、导轨倾斜时，斜面倾角、速度(sd)(sd)、加速度、加速度

5、(sd)(sd)关系的测试关系的测试【实验【实验(shyn)(shyn)原理】原理】1 1、动摩擦加速度与斜、动摩擦加速度与斜面面(ximin)(ximin)倾角的关倾角的关系：系：2 2、考察外力与阻力的关系：、考察外力与阻力的关系：G GN NF Ff f第7页/共30页第七页，共31页。五、重力五、重力(zhngl)(zhngl)加速度的测定及消减导轨中系统误差加速度的测定及消减导轨中系统误差的方法的方法【实验【实验(shyn)(shyn)原理】原理】1 1、重力、重力(zhngl)(zhngl)加速度的测定：加速度的测定：2 2、重力加速度的修正：、重力加速度的修正：已修正测量结果已修

6、正测量结果 = = 测得值（或其平均值）测得值（或其平均值） - - 已定系差已定系差 （111sinfaga222sinfaga333sinfaga第8页/共30页第八页，共31页。【实验【实验(shyn)(shyn)装置】装置】1.1.手柄手柄2.2.光电门光电门3.3.磁浮滑块磁浮滑块4.4.光电门光电门5.5.导轨导轨6.6.标尺标尺(bioch)(bioch)7.7.角度尺角度尺8.8.基板基板9 9计时器计时器第9页/共30页第九页，共31页。【实验【实验(shyn)(shyn)装装置】置】第10页/共30页第十页，共31页。【实验【实验(shyn)(shyn)内容内容与步骤】与步

7、骤】一、学习导轨的水平调整一、学习导轨的水平调整(tiozhng)(tiozhng)，熟悉磁悬导轨，熟悉磁悬导轨和智能速度加速度测试仪的调整和智能速度加速度测试仪的调整(tiozhng)(tiozhng)和使用和使用二、匀变速运动二、匀变速运动(binsyndng)(binsyndng)规律的研究：规律的研究：1 1、检查测试仪的测试准备、检查测试仪的测试准备（1 1）检查测试仪中数字显示的参数值是否与光电门档光片的间距参数相）检查测试仪中数字显示的参数值是否与光电门档光片的间距参数相符，否则必须加以修正。符，否则必须加以修正。（2 2）检查）检查“功能功能”是否置于是否置于“加速度加速度”。

8、2 2、明确本实验内容研究的内容，需要测量的数据。、明确本实验内容研究的内容，需要测量的数据。第11页/共30页第十一页，共31页。第12页/共30页第十二页，共31页。30.00cm30.00cm30.0mm30.0mm第13页/共30页第十三页，共31页。三、水平三、水平(shupng)(shupng)状态下磁悬浮小车阻力加速度的测量状态下磁悬浮小车阻力加速度的测量1 1、调整导轨水平；、调整导轨水平；2 2、将两个光电门放置在合适的位置上，两个光电门的距离、将两个光电门放置在合适的位置上，两个光电门的距离可以是任意的，但应大于可以是任意的，但应大于50cm50cm；3 3、设置测试仪为加

9、速度工作模式，并按、设置测试仪为加速度工作模式，并按“开始开始”按钮；按钮；4 4、将磁悬浮小车放入第一光电门左侧的导轨中，用手轻推、将磁悬浮小车放入第一光电门左侧的导轨中，用手轻推一下小车，让其以一定的初速度从左向右运动经过第二光电一下小车，让其以一定的初速度从左向右运动经过第二光电门，测量并记录小车阻力加速度；门，测量并记录小车阻力加速度；5 5、用不同、用不同(b tn)(b tn)的力度和初速度重复多次，测出阻力加的力度和初速度重复多次，测出阻力加速度；速度；6 6、比较每次测量的结果，参看有何规律，计算阻力加速度、比较每次测量的结果，参看有何规律，计算阻力加速度的平均值。的平均值。第

10、14页/共30页第十四页，共31页。水平状态下磁悬浮小车水平状态下磁悬浮小车(xioch)(xioch)阻力加速度的测量阻力加速度的测量第15页/共30页第十五页，共31页。第16页/共30页第十六页，共31页。三、导轨倾斜三、导轨倾斜(qngxi)(qngxi)时，倾角、速度、加速度的测试时，倾角、速度、加速度的测试第17页/共30页第十七页，共31页。四、重力加速度的测定四、重力加速度的测定(cdng)(cdng)及消减导轨中系统误差的方法及消减导轨中系统误差的方法第18页/共30页第十八页，共31页。第19页/共30页第十九页，共31页。【数据处理与作图数据处理与作图】强调强调(qing

11、 dio)(qing dio)：1.1.作图作图要求要求测量点和所作图线必须测量点和所作图线必须(bx)(bx)清楚正确，要能反映被清楚正确，要能反映被测量的精度和数量间的关系，并便于读取数据。测量的精度和数量间的关系，并便于读取数据。作图必须用坐标纸作图必须用坐标纸(25cmx17cm)(25cmx17cm)，要使画出的图线比较，要使画出的图线比较(bjio)(bjio)对称地充满整个图纸，既不偏于一角或一边，对称地充满整个图纸，既不偏于一角或一边，也不要太陡或太平，若是直线应使倾角接近于也不要太陡或太平，若是直线应使倾角接近于45O45O。 1 1、列表法、列表法2 2、作图法、作图法第2

12、0页/共30页第二十页，共31页。【数据处理与作图数据处理与作图】2.2.作图规则作图规则(guz)(guz)标出坐标轴：坐标的起点可以不取零值而取比所测标出坐标轴：坐标的起点可以不取零值而取比所测数据最小值略小的整数开始数据最小值略小的整数开始(kish)(kish)标值，并在轴的标值，并在轴的端点标明物理量名称及单位。端点标明物理量名称及单位。坐标轴的分度：测量数据中的可靠数字在图中亦应坐标轴的分度：测量数据中的可靠数字在图中亦应是可靠的，可疑数字在图中亦应是估计的，所以轴线是可靠的，可疑数字在图中亦应是估计的，所以轴线(zhu xin)(zhu xin)上的最小格对应数据中可靠数字的最后

13、上的最小格对应数据中可靠数字的最后一位。一位。 两轴的比例尺可以不同两轴的比例尺可以不同. . 标出数据点：用削尖的铅笔和直尺以标出数据点：用削尖的铅笔和直尺以“+ +”、“”、“”、“”等为符号标出各数据点，并使等为符号标出各数据点，并使符号的中心要与测量值准确一致。若一张图纸画几条曲符号的中心要与测量值准确一致。若一张图纸画几条曲线时，则可用不同的符号加以区别。线时，则可用不同的符号加以区别。 第21页/共30页第二十一页，共31页。【数据处理与作图数据处理与作图】2.2.作图规则作图规则(guz)(guz)连线：除校准曲线要由各校准点连成折线外，一般连线：除校准曲线要由各校准点连成折线外

14、，一般都要连成直线或光滑曲线，并在连线时要使用都要连成直线或光滑曲线，并在连线时要使用(shyng)(shyng)直尺、曲线尺（板）等。所连直线或光滑直尺、曲线尺（板）等。所连直线或光滑曲线不一定要通过所有的数据点，而是要求数据点大曲线不一定要通过所有的数据点，而是要求数据点大致均匀地分布在线的两侧。对应显著偏离图线的点，致均匀地分布在线的两侧。对应显著偏离图线的点，要进行分析后决定取舍或重测。要进行分析后决定取舍或重测。在图纸的适当位置写出图线名称、注明时间、作者在图纸的适当位置写出图线名称、注明时间、作者(zuzh)(zuzh)、条件和图注等。、条件和图注等。第22页/共30页第二十二页，

15、共31页。3.3.作图举例作图举例(j l)(j l)【数据处理与作图数据处理与作图】第23页/共30页第二十三页，共31页。第24页/共30页第二十四页，共31页。第25页/共30页第二十五页，共31页。图解法图解法 利用已做好的图线利用已做好的图线, ,定量地求得待测量或者得出经验定量地求得待测量或者得出经验方程方程, ,称为图解法称为图解法. .尤其当图线为直线尤其当图线为直线(zhxin)(zhxin)时时, ,采采用此法更为方便用此法更为方便. .直线直线(zhxin)(zhxin)图解一般是求出斜率和截距图解一般是求出斜率和截距, ,进而得出完进而得出完整的线性方程整的线性方程,

16、,其步骤为其步骤为: : 选点选点第26页/共30页第二十六页，共31页。 求斜率求斜率(xil)(xil) 求截距求截距 第27页/共30页第二十七页，共31页。28一、匀变速一、匀变速(bin s)(bin s)直线运动的研直线运动的研究究( (一一) )编号为编号为1204112041的仪器的仪器(yq)(yq)数据数据 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页/共30页第二十八页，共31页。291020编号为编号为1204112041的仪器之的仪器之 曲线曲线 t- 第29页/共30