气垫导轨阻尼常数的测量

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fbv。滑块的受力示意图如图所示，据牛顿第二定律有sinmamgbv（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211sinbsvvgtm（2）即：121(sin)mvvgtbs（sin=hl）（3）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2f=bvsinmgv图2同样由牛顿二定律有：sinmgbvma（4）由始末条件可解得：432sinbsvvgtm（5）由（2）式和（5）式可得：13422112[()()]()mtvvtvvbstt（6）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m1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m1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m1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2次37.6651.411121.5150.0534.321181.03第337.5951.361122.8750.0834.461181.08滑块一：m=241.59gh=1.445cml=114cms=50cm代入公式（3）和（6）得：317.2510()/bNsm'317.6810()/bNsm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3次36.1049.431152.5646.9929.781272.52平均值36.1249.401150.8546.8829.611273.66代入公式（3）和（6）得：323.4910()/bNsm'324.3510()/bNsm六、相对误差及分析次平均值37.6451.401122.8050.0434.381180.97两种测量方法产生的相对误差为：'111'1100%5.59%bbb'222'2100%19.77%bbb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。