用火花记录法测速度和重力加速度 实验准备工作:将气垫导轨调至水平状态,将高压输送线挂在导轨两端绝缘杆上的拉簧上,并使其绷紧,将火花记录纸用玻璃胶布贴于三角导轨的侧面,如图 1 - 1 所示的位置上。用直径 1 ~ 1.5 的铜质金属丝弯成如图 1 - 2 所示的电极形式,穿过滑块上尼龙螺杆上的螺母固定,使其上端的环形环绕高压输送线,并与其保持 1 毫米左右的间隙,电极的下端针尖垂直于火花记录纸,并与其保持 2 ~ 3 毫米左右间隙,将高压火花发生器的高压输出的阳极接至高压输送线上,将阴极(地)接至气垫导轨的任何金属部分。 实验方法: 1) 测定滑块运动的速度 V 接通气源和高压发生器的电源,并选择好合适的打火周期,将滑块置于导轨一端,按下启动按钮,看其打火火花是否正常,火花点是否清晰。当滑块从导轨的一端开始朝另一端滑动时,按下启动按钮,滑块带着火花电极在火花记录纸上留下了所设定的火花周期的火花点,如图 1 - 3 当滑块滑至接近另一端时,便应再按一下启动停止按钮,停止打火,否则滑块回复后火花点将混淆。 将 △ S 除以火花周期 △t(△ S/ △t)即得在△ S 长度内的滑块滑行速度;将n △ S 除以n △t,即得在n△ S 长度内滑块滑行速度,若依次计算每段 △ S 长度内的滑块滑行速度,就能得出滑块在整个导轨长度内的滑行速度情况。在匀速运动中 △ S 均应相等,从 △ S 长度的变化情况,也可以看出滑块是否匀速运动。 上述 △t由所选定的火花周期而定。△t为火花周期。 2) 测定滑块运动的加速度α,验证重力加速度g 将气垫导轨调节旋钮下部垫入 1 毫米厚的垫块,使导轨倾斜,将滑块置入导轨*高点放手让其自由下滑,滑块滑动后按下启动停止按钮,便能在火花记录纸上记下如图 1 - 4 所示的图样,当滑块接近下端时,再按动启动停止按钮,停止打火。 按下面公式可求得滑块运动加速度g
α= S 2 - 2S 1 /n 2 △t 2 ;式中 S 1 为在时间n △t 内滑块的位移, S 2 为在时间 2 n △t内滑块的位移 , S 1 S 2 由记录纸上直接量得,n为 S 1 中包括的 △t次数。为了降低实验误差,n应尽可能取得多些。 实际上该加速度 α是重力加速度g的一个分量,如图 1 - 5 中, H 为垫高垫块高度, L 为气垫导轨支承的间距。
α=g sin θ, g=α/ sin θ,因为 sin θ= H /L 所以g=α*L/H将上面所求得的g代入,将求得的g与理论值作比较。 |