用火花記錄法測速度和重力加速度
實驗準備工作:將氣墊導軌調(diào)至水平狀態(tài),將高壓輸送線掛在導軌兩端絕緣桿上的拉簧上,并使其繃緊,將火花記錄紙用玻璃膠布貼于三角導軌的側(cè)面,如圖 1 - 1 所示的位置上。用直徑 1 ~ 1.5 的銅質(zhì)金屬絲彎成如圖 1 - 2 所示的電極形式,穿過滑塊上尼龍螺桿上的螺母固定,使其上端的環(huán)形環(huán)繞高壓輸送線,并與其保持 1 毫米左右的間隙,電極的下端針尖垂直于火花記錄紙,并與其保持 2 ~ 3 毫米左右間隙,將高壓火花發(fā)生器的高壓輸出的陽極接至高壓輸送線上,將陰極(地)接至氣墊導軌的任何金屬部分。
實驗方法:
1) 測定滑塊運動的速度 V
接通氣源和高壓發(fā)生器的電源,并選擇好合適的打火周期,將滑塊置于導軌一端,按下啟動按鈕,看其打火火花是否正常,火花點是否清晰。當滑塊從導軌的一端開始朝另一端滑動時,按下啟動按鈕,滑塊帶著火花電極在火花記錄紙上留下了所設定的火花周期的火花點,如圖 1 - 3
當滑塊滑至接近另一端時,便應再按一下啟動停止按鈕,停止打火,否則滑塊回復后火花點將混淆。
將 △ S 除以火花周期 △t(△ S/ △t)即得在△ S 長度內(nèi)的滑塊滑行速度;將n △ S 除以n △t,即得在n△ S 長度內(nèi)滑塊滑行速度,若依次計算每段 △ S 長度內(nèi)的滑塊滑行速度,就能得出滑塊在整個導軌長度內(nèi)的滑行速度情況。在勻速運動中 △ S 均應相等,從 △ S 長度的變化情況,也可以看出滑塊是否勻速運動。
上述 △t由所選定的火花周期而定!鳎魹榛鸹ㄖ芷。
2) 測定滑塊運動的加速度α,驗證重力加速度g
將氣墊導軌調(diào)節(jié)旋鈕下部墊入 1 毫米厚的墊塊,使導軌傾斜,將滑塊置入導軌最高點放手讓其自由下滑,滑塊滑動后按下啟動停止按鈕,便能在火花記錄紙上記下如圖 1 - 4 所示的圖樣,當滑塊接近下端時,再按動啟動停止按鈕,停止打火。
按下面公式可求得滑塊運動加速度g
α= S 2 - 2S 1 /n 2 △t 2 ;式中 S 1 為在時間n △t 內(nèi)滑塊的位移, S 2 為在時間 2 n △t內(nèi)滑塊的位移 , S 1 S 2 由記錄紙上直接量得,n為 S 1 中包括的 △t次數(shù)。為了降低實驗誤差,n應盡可能取得多些。
實際上該加速度 α是重力加速度g的一個分量,如圖 1 - 5 中, H 為墊高墊塊高度, L 為氣墊導軌支承的間距。
α=g sin θ, g=α/ sin θ,因為 sin θ= H /L
所以g=α*L/H將上面所求得的g代入,將求得的g與理論值作比較。
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