随机符合法则g

在自由落体法测量重力加速度g中,需要测量物理下落过程中三点之间的距离△　s1和　s2,以及物体下落通过这三点所经历的时间间隔△　t1和　△t2 计算重力加速度g的公式为式中　△s1=s2-s1,　△s2=s3-s2;　△t1=t2-ti,　△t2=t3- t2. 　△t1和　△t2可通过对标准振荡频率计数,并经频率/时间变换求得,而距离　△s1和s2可用激光相干涉测量.问题在于如何选择物体下落过程中的三个参考点.若以计时脉冲为准来定这三点,则最大测距误差可达±λ/2;若以相干波脉冲为准来定这三点,则最大测时误差可达±1/f.当然,也可以对尾数部分加以修正,但是设备复杂,…     

实验误差分析举例——关于动量守恒定律的验证

本文以平直度较差的气轨上的验证动量守恒定律实验为例,分析实验的误差与实验的改进。实验安排如下: 1.调平气轨使滑块能停在导轨中间(已检查过导轨排气孔,擦拭过轨面). 2.在导轨上置二光电门A、B(相距60cm)。3.质量为m_2的滑块Ⅱ停在二光电门之     

气垫导轨拓展实验

在气垫导轨上研究了变质量物体在变力作用下的运动规律.利用在滑块上放置载水装置实现质量的减少,通过质量均匀的刚性绳改变作用在滑块上的力,有固定在导轨上的4个光电门获得滑块的位移及速度.本实验结果与理论推导符合较好.     

气垫导轨上运动物体加速度测量方法的改进

利用计数计时测速仪测量气垫导轨上滑块运动的加速度,其测量精度直接依赖于2个光电门之间距离的测量,而在实验中该距离的测量往往不易达到很高的精度,致使加速度的测量精度不高.对计数计时测速仪的电路和单片机程序稍加修改,使之能测出滑块从一个光电门运动到另一个光电门所需时间,就无需测量2个光电门之间的距离,因而提高了加速度的测量精度,节约单片机的资源并缩短运行时间.     

气轨法验证动量守恒定律实验中影响因素的探讨

动量守恒定律是最早发现的一条守恒定律,也是自然界中最重要、最普遍的客观规律之一.在用气垫导轨来验证动量守恒实验过程中发现光电门位置,以及两滑块的质量,导轨调平等因素对实验的结果有不小的影响,从实验测量的角度分析这些因素对实验的影响,测量结果表明在S2>7 cm时,动量损失率和能量损失率随着两光电门之间距离的增大而有所减小.选择两光电门之间距离为10~20 cm,滑块质量m1略大于或等于m2时,有不错的实验效果.     

布莱恩(J.B.Bryan)建议的应用一例

阿贝(Abbe)原则是进行长度测量的指导性原则。它指出:若要得到正确的测量结果,必须将仪器的读教刻度尺放在被测尺寸线的延长线上.根据此原则,制造了阿贝比长仪,进行绝对测量.一般测长仪器的测量值,可用下式表示式中S为刻度尺到被测物的垂直距离,,△θ为量爪的角位移.如图1所示,可见误差由S和△θ这两个因素引出.阿贝原则恰能使S=0. 由于阿贝原则难于应用于一般测量仪器,故布莱恩建议修改阿贝原则:位移测量系统工作点的路程应和被测位移作用点的路程位于一条直线上;或者必须使传送位移的导轨没有角运动,或者必须用实际角运动的数据计算偏移…     

用落体法测重力加速度的实验方案选择

重力加速度是物理学中一个重要的参量.地球上各地区的重力加速度的数值随地理纬度、海拔高度和地质结构的不同而不同.重力加速度的测量不仅在物理中具有重要意义,而且对于研究地层结构和探查地下资源都有实用价值,因此,细致地测量和准确地计算重力加速度是十分必要的.测量重力加速度的方法多种多样,本文利用自由落体原理,借助光电门测重力加速度.为减小误差对具体实验操作及数据处理方法的选择进行深入探讨.     

平均速度近似为瞬时速度造成系统误差的多方法研究——以倾斜气垫导轨法测量重力加速度实验设计为例

匀变速直线运动加速度计算公式应用中，最基本的物理观念是几个物理量之间存在着“一一对应”关系。在倾斜气垫导轨法测量重力加速度实验中，滑块运动的瞬时速度无法准确测量，只能用平均速度代替，造成了公式应用中要求的物理量之间的“一一对应”关系被破坏，产生了无法克服的系统误差。本文设计了匀加速和匀减速直线运动两种实验情境，分别用控制变量法、数学解析法和图像法等多种方法研究了不同实验情境的系统误差，将系统误差分析与物理观念构建建立了联系，分析了挡光片宽度d、加速情境滑块静止释放时离第一个光电门的距离L、减速情境滑块静止时离第二个光电门距离M、两光电门间距S和气垫导轨倾角θ等参量对该系统误差的影响，研究表明：d、S、L或W参量对该系统误差都有影响；d值的大小是造成该系统误差的主要因素；θ参量无影响；应用公式(1)计算重力加速度值更精确。     

基于虚拟仪器实现单摆法测量重力加速度

基于虚拟仪器对单摆法测量重力加速度实验进行改进,通过H2010型光电门收集摆球的运动信息,利用声卡和LabVIEW搭建数据处理平台采集和处理实验数据.实验结果表明:重力加速度的测量相对偏差为0.7%.     

单摆测重力加速度实验的改进

在单摆测重力加速度实验中,很难对摆长进行非常精确的测量,在较好的测量条件下其测量精度一般也只能达到毫米量级,所测得重力加速度的相对误差一般在1%左右.针对这一问题,本文通过对单摆实验装置进行改进,利用与摆线连接在一起的游标卡尺精确测量摆长的改变量而不直接测量单摆摆长,可将测量精度提高到0.02毫米.同时利用光电门测量摆球摆动周期,并对不同的摆线材质和直径进行了对比实验和分析,在最佳条件下可将重力加速度的测量误差控制在0.1%以内.     

气垫导轨上测定加速度的讨论

滑块在倾斜导轨上运动时,可用以下几种方法来测定加速度α(见图1)。 (1)根据匀变速直线运动公式有 v_B=v_A αt_(AB)α=(v_B-v_A)/t_(AB) (1) 其中v_A、v_B为滑块通过A、B两点的瞬时速度,t_(AB)为滑块从A点运动到B点时间。 (2)根据匀加速运动公式     

测量液体中微小压差的微压计

在实验室或工程实践中,经常遇到微小压差的测量问题。目前,虽然已有不少测量微小压差的装置,它们大都以液体(水、酒精、水银等)为平衡介质,用于微小气体压差的测量,能用来测量液体微小压差的则很少。因此,研制灵敏度和精确度较高,简单而且价格低廉的测量液体微小压差的仪器,是一个值得探讨的课题。现在,实验室和工业生产中为测量由于液体流动产生的压强差而广泛使用U型管测压计,可由下式计算: △h=u~2/2gC~2(倾角α=90°) (1)式中C是测速探头的修正系数,通常C值接近1,g是标准重力加速度,可取980.655cm/s~2。当水流流速为20cm/s时,U     

条形挡光片测速的误差分析及修正方法

在利用气垫导轨装置及配件进行的各类实验中,速度作为一个基本的待测量,其准确测量有着重要的意义.通常利用MUJ-6B通用计数器记录不同类型挡光片经过光电门的遮光时间,用游标卡尺测得遮光距离从而得到速度值.本文从光电计时原理分析了使用U形挡光片、计时方式2不会出现系统误差,而使用条形挡光片、计时方式1会出现较大系统误差的原因.我们进一步利用气垫导轨上两弹簧连接滑块做简谐振动模型的理论公式推导出条形挡光片遮光时被光电门"吞掉"的宽度,进而得到了速度的修正公式.此外,通过气垫导轨上的动量守恒实验从另外一个角度验证了速度修正方法的正确性.     

气轨上加速度的测量与挡光片的宽度

气轨实验中根据公式:a=(v_B~2-v_A~2)/(2S) (1)a=(v_B-v_A)/t (2) 计算加速度a时,将有理论系统误差,此茶统误差与挡光片宽度d有关,但不一定从减小宽度去消除。一、掘根公式(1)测量时设滑块在起始位置时,挡光片的第1前沿距光电门A为S_0(图1),挡光片的第2前沿距第丑前沿为d,即挡光片宽度,光电门A、B间距离为S。当滑块从静止开始以加     

谐振动研究实验微机快速测量和数据处理系统

谐振动研究实验微机快速测量和数据处理系统杨党强（西安理工大学物理教研室７１００４８）一、引言在气垫上进行谐振动研究实验中，常常要测量滑块经过一段距离的时间或滑块在某点的运动速度．传统的方法是将光电门固定在气轨上，遮光板固定在滑块上，利用数字计时仪器或...     

利用阻尼振动测量气垫导轨阻尼系数的新思路

利用气垫导轨上两根弹簧连接滑块做阻尼振动的模型,通过求解阻尼振动方程推算得到了滑块运动的最大速度衰减式,从而求得气垫导轨的阻尼系数.此外,从品质因数的角度推算阻尼系数的计算式,在阻尼很小时,该方法可视为最大速度衰减法的近似.通过气垫导轨阻尼振动实验,测量振幅、周期和光电门遮光时间等物理量,利用最大速度衰减和品质因数法得出阻尼系数的值非常接近.进一步对做阻尼振动的滑块拍摄视频,通过慢放视频得到其振动过程中振幅的衰减值,利用最大振幅衰减法计算出阻尼系数,所得结果与上述两种方法的数值符合较好,从另一个角度证明了本文提出的最大速度衰减法和品质因数法测阻尼系数的可靠性,该类方法在实验中易于操作、实践性强、所得结论可靠,为气垫导轨阻尼系数的测量提供了一种新的思路.     

自由落体实验(光电计时)的测量安排和光电门位置选择

“用自由落体测定重力加速度(光电计时)”实验所用的专用仪器是一个小钢球下落,通过放在一定位置上的一个或两个光电门E_1、E_2计时或测定速度,如图1所示,本文讨论通过对实验教学的安排体现其潜在的训练内容及通过具体的误差分析说明实验中的参量选择。一、对几种测量方法安排的考虑本实验安排学生运用几种不同测量公式来测定重力加速度g。现将几种方法所自依据的公式以及其优缺点阐明如下:     

气垫导轨实验中容易忽略的调整

在气垫导轨实验中,第一步即是通过调节底脚螺丝校正气垫导轨的水平。通常检验导轨水平的方法是在导轨通气以后,将滑块放在导轨不同位置,看能否保持稳定不动;或者观察滑块起动后通过两个不同位置光电门的时间是否相等,从而判断导轨是否水平。需要指出的是,这种调整方法往往只注意了横向(导轨轴向)的水平调整,而忽略了纵向(垂直导轨)的水平调整。因为横向水平较为直观,采用上述方法检验很灵敏、方便。而纵向水平的调整,采用上述方法并不灵敏,用眼睛观察也不易察觉,所以往往易被实验者忽略。事实上纵向不水平和横向     

对一道力学问题中最大动能解法的探讨

在高考模拟试题中,有一道考查力学规律综合运用的试题,如图1所示,滑块A,B的质量均为m,A套在固定竖直杆上,A,B通过转轴用长度为l的刚性轻杆连接,B放在水平面上并使刚性轻杆平行于竖直杆,A,B均静止.由于微小的扰动,B开始沿水平面向右运动.不计一切摩擦,滑块A,B视为质点.在滑块A,B的运动过程中,求:(1)滑块A的最     

用改进的落体法测量重力加速度

提出了一种改进的测量重力加速度的自由落体方法,该方法只采用一组光电门,下落距离由精密加工在落体上的缺口控制并被光电门感知。通过理论计算表明:在理想状态下,(1)初速度越小,重力加速度g的测量结果的相对不确定度越小;(2)g的测量结果的相对不确定度随距离s_2的增大而减小;(3)在s_2固定条件下,s_1取s_2的五分之一至三分之一范围内时,g的相对不确定度较小。本方法的测量结果与当地标准值的相对偏差小于0.2%,测量精度比较高。