气垫导轨阻尼常数的测量.docx

气垫导轨阻尼常数的测量实验报告一、 实验目的1、 掌握气垫导轨阻尼常数的测量方法，测量气垫导轨的阻尼常数；2、 学习消除系统误差的试验方法；3、 通过实验过程及结果分析影响阻尼常数的因数，掌握阻尼常数的物理意义。二、实验仪器气垫导轨、滑块2个、挡光片、光电门一对、数字毫秒计数器、 垫块、物理天平、游标卡尺.三、实验原理1、含倾角误差如图3,质量为m的滑块在倾角为 的气垫导轨上滑动。由气 体的摩擦理论可知，滑块会受到空气对它的阻力，当速度不太大时， 该力正比于速度v,即f bv。滑块的受力示意图如图所示，据牛顿 第二定律有ma mg sin bv(1)设滑块经过k1和k2时的速度分别为v1和v2 ,经历的时间为t1 ,k1、k2之间的距离为s.由以上关系易得v2v1gt1 sinbs即:m(vi V2 gtisin )(sin(2)光电门£光电门长图12、不含倾角误差为了消除b中的倾角，可再增加一个同样的方程，即让滑块在从k2返回到k1 ,对应的速度分别为v3和v4,经过时间t2返回过 程受力图如图2mg sinf=bv 秒计数器;2、调节水平。将一滑块在导轨上由静止释放，若滑块任静止，则 导轨水平，否则则要调节调平螺母，使其水平；3、调平后，选择一厚为h的垫块将导轨一端垫起，将两光电门固 定在导轨上相距为s处，并选择数字毫秒计数器的记速功能； 4、将质量为ml的滑块从k1上方的某一位置释放，记下滑块次 经过个光电门的速度v1、v2、v3、v4;5、将数字毫秒计数器选择为计时功能， 将质量为ml的滑块从4 中的同一高度释放，使其下滑在反弹回来，并记下计时器的读 数 t1、t2:;6、换另一质量为m2的滑块，重复步骤4、5;7、用游标卡尺测出点快的高度 h,用物理天平测两滑块的质量 ml 和 m2。五、实验数据记录及处理V (cm/s )V (cm/s )t1(ms)V3(cm/s )V4(cm/s )t2(ms)第1次37.6851.441121.9250.0034.381180.85第237.6651.411121.5150.0534.321181.03次第3次37.5951.361122.8750.0834.461181.08平均值37.6451.401122.8050.0434.381180.97滑块一： m=241.59gh=1.445cml=114cms=50cm代入公式(3)和(6)得：“ 7.25 10 3(N?s)/m '-3一bi 7.68 10 (N ?s)/m滑块二：m=186.36gh=1.445cml=114cms=50cmV1(cm/s )V2(cm/s )t1(ms)V3(cm/s )V4(cm/s )t2 (ms)第1次36.1549.311147.5246.6829.321271.45第2次36.1149.481152.4746.9729.741276.81第336.1049.431152.5646.9929.781272.52次平36.1249.401150.8546.8829.611273.66均值代入公式(3)和(6)得：b 2 3.49 10 3(N?s)/m3 一b2 4.35 10 3(N ?s)/m六、相对误差及分析'两种测量方法产生的相对误差为：1邛100% 5.59%bi'2-2-2 100% 19.77%b2含倾角时由于 很难测而且不易测准，所以会产生较大的相对 误差，采用复测法测得的值相对较精确。七、实验分析讨论1、实验前一定要将导轨调至水平状态，且确保导轨处于干净通气状态，对同一个滑块要保证每次释放时在同一高度；2、滑块在导轨上运动时，虽然没有滑动摩擦阻力，但要受到粘性摩擦阻力的作用，从而对滑块的运动产生一定的影响， 造成附加的速 度损失，从而影响实验结果。3、复侧法可以通过解方程消去难测量，从而减少了系统误差。本实验采用的是在一次下滑中记录 4次速度，这样可能会因后面的速 度太小而影响实验的精确度，所以也可以采用两次取不同的 s下滑,建立方程消去图2同样由牛顿二定律有：mg sin bv ma(4)由始末条件 可解得：v4 v3 gt2sin bsm(5)由(2)式和(5)式可得： bmt1(v3 v4 5) t2(v2 v1)(6)s(ti t2)四、实验步骤1、打开电源，用抹布擦净气垫导轨，并连接好光电门与数字毫