多普勒副本

1、用多普勒效应研究物体运动的设计与实现班级： 高分子材料102 姓名：曹广亮 摘 要： 本实验是以多普勒效应原理为基础，根据预先设计好的实验方案，利用实验室提供的多普勒实验设备和用具，研究物体变速运动，测量本地重力加速度和验证牛顿第二定律。再依据实验所得的原始数据进行数据处理和误差分析，得出结论。关 键 词： 多普勒效应、重力加速度、牛顿第二定律一、引 言： 用气垫导轨研究物体的运动实验了解了物体运动的规律，多普勒效应测声速实验对多普勒效应综合实验仪的熟悉后，本实验希望同学们通过已学过的知识，利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。根据实验室提供的多普勒实验设备，来设计求重力

2、加速度，研究物体匀加速直线运动，验证牛顿第二定律等方案，完成物体运动的研究任务。二、实验目的： 用实验室提供的多普勒实验设备研究物体匀加速直线运动，测量本地重力加速度，以及测量力、质量与加速度的关系，验证牛顿第二定律。三、实验仪器： 整套仪器由试验仪，超声发射/接受其，导轨，运动小车，支架，光电门，电磁铁，弹簧，滑轮，砝码等组成。四、实验原理： 研究物体匀变速运动，测量重力加速度，验证牛顿第二定律质量为 M的接收器组件，与质量为m的砝码托及砝码悬挂于滑轮的两端，运动系统的总质量为（Mm），所受合外力为 (Mm)g（滑轮转动惯量与摩擦力忽略不计）。根据牛顿第二定律，系统的加速度应为：a = g

3、(Mm) /（Mm）(1) ，多普勒实验设备仪采样结束后会显示 Vt曲线，将显示的采样次数及对应速度记入表中。由记录的t ，V数据求得Vt直线的斜率即为此次实验的加速度a。将表中得出的加速度a作纵轴，(Mm)/(Mm)作横轴作图，若为线性关系，符合（1）式描述的规律，即验证了牛顿第二定律，且直线的斜率应为重力加速度。 匀变速直线运动安装示意图1 五、实验内容及步骤：测匀变速运动的加速度和本地重力加速度验证牛顿第二定律仪器安装与测量准备1仪器安装如图1所示，让电磁阀吸住自由落体接收器，并让该接收器上充电部分和电磁阀上的充电针接触良好。2用天平称量接收器组件的质量M，砝码托及砝码质量，每次取不同质

4、量的砝码放于砝码托上，记录每次实验对应的m。3由于超声发生器和接收器已经改变了，因此需要对超声发生器的驱动频率重新调谐。步骤：1在液晶显示屏上，用 选中“变速运动测量实验”，并按“确认”；2利用 u 键修改测量点总数为8（选择范围8150）， 选择采样步距，并修改为50 ms（选择范围50100ms），选中“开始测试”； 3按“确认”后，磁铁释放，接收器组件拉动砝码作垂直方向的运动。测量完成后，显示屏上出现测量结果。4在结果显示界面中用 u 键选择“返回”，“确认”后重新回到测量设置界面。改变砝码质量，按以上程序进行新的测量。5采样结束后显示 Vt直线，用 u 键选择“数据”，将显示的采样次数

5、及相应速度记入表1中，ti为采样次数与采样步距的乘积。由记录的t ，V数据求得Vt直线的斜率，就是此次实验的加速度a。6 将得出的加速度a作纵轴，(Mm)/(Mm)作横轴作图，观察所绘制的图是否过原点的直线，且直线的平均斜率是否近似重力加速度g，给出是否符合牛顿第二定律的结论。六、实验原始数据:表1 匀变速直线运动的测量 M= （kg）采样次数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、数据处理与分析：八、误差分析：九、结束语：通过这次设计性实验让我对多普勒效应有了更深层次的了解和理解，对物体的运动规律也有了更新的认识。而且该实验需要独立思考能力和动手操作能力，此次实验让我