用多普雷效应研究物体的运动

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1、用/普勒数龛确究物俸运锲的殺针鸟实观班级：学号：姓名：联系方式：实验时间：扌商要：本实验是以多普勒效应原理为基础，根据预先设计好的实验方案，利用实验室提供的多普勒实验设备和用具，研究物体变速运动，测量本地重力加速度和验证牛顿第二定律。再依据实验所得的原始数据进行数据处理和误差分析，得出结论。关键词：多普勒效应、重力加速度、牛顿第二定律一、引言：用气垫导轨研究物体的运动实验了解了物体运动的规律，多普勒效应测声速实验对多普勒效应综合实验仪的熟悉后，本实验希望同学们通过已学过的知识，利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究

2、物体的运动状态。根据实验室提供的多普勒实验设备，来设计求重力加速度，研究物体匀加速直线运动，验证牛顿第二定律等方案，完成物体运动的研究任务。二、实验目的：1.利用实验室提供的一起和用具，由v-t关系直线的斜率求重力加速度。2.设计简谐振动方案，测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较，验证机械能守恒定律。3.利用匀变速直线运动，侧重力、质量与加速度Z间的关系，验证牛顿第二定律三、实验仪器：整套仪器由试验仪，超声发射/接受器，导轨，运动小车，支架，光电门，电磁铁，弹簧，滑轮，祛码等组成。四、实验原理：1.研究自由落体运动，

3、求重力加速度实验时仪器的安装如图所示，将电磁铁移到导轨的上方，测量前垂直运动部件吸在磁铁上，测量时垂直运动部件自由下落1段距离后被细线拉住。根据v=gt,,求得直线的斜率即为重力加速度g2.研究物体匀变速运动，验证牛顿第二定律质量为M的接收器组件，与质量为m的砥码托及祛码悬挂于滑轮的两端，运动系统的总质量为(M+m),所受合外力为(M—m)g(滑轮转动惯量与摩擦力忽略不计)。根据牛顿第二定律，系统的加速度应为：a=g(M-m)/(M+m)(1),多普勒实验设备仪采样结束后会显示V—t曲线，将显示的采样次数及对应速度记入表

4、屮。由记录的t,V数据求得V—t直线的斜率即为此次实验的加速度a。将表中得出的加速度a作纵轴，(M—m)/(M+m)作横轴作图，若为线性关系，符合(1)式描述的规律，即验证了牛顿第二定律，且直线的斜率应为重力加速度。1红外獲收支聂粗I目由落体收88保护倉重力加速度测量1.研究简谐振动当质量为m的物体受到大小与位移成正比，而方向指向平衡位置的力的作用时，若以物体的运动方向为x轴，其运动方程为：(5)由(5)式描述的运动称为简谐振动，当初始条件为t二0时，*血，V=dx/dt=Of则方程(5)的解为：X=-JoCOS690/

5、(6)将(6)式对时间求导，可得速度方程：/二-％4。sin5/(7)rtl(6)(7)式可见物体作简谐振动时，位移和速度都随时间周期变化，式中coQ=(k/m)]/为振动的角频率。测量时仪器的安装类似于图2,将弹簧通过1段细线悬挂于电磁佚上方的挂钩孔屮，垂直运动超声接收器的尾翼悬挂在弹簧上，若忽略空气阻力，根据胡克定律，作用力与位移成正比，悬挂在弹簧上的物体应作简谐振动，而(5)式中的k为弹簧的倔强系数。实验时先称量垂直运动超声接收器的质量M,测量接收器悬挂上之后弹簧的伸长量记入表4中，就可计算k及5。五、实验内容及

6、步骤：(1)研究自由落体运动，求重力加速度安装如图所示，将电磁铁移到导轨的上方，测量前垂直运动部件吸在电磁铁上，测量时垂直运动部件自由下落1段距离后被细线拉住。在实验仪的工作模武选择界面中选择“变速运动测量实验”，设置采样点总数8,采样步距50mso选择“开始测试”，按确认键后电磁铁释放，接收器自由下落，实验仪按设置的参数自动采样。将测量数据记入表1中，由测量数据求得v—t直线的斜率即为重力加速度g。为减小偶然误差，可作多次测量，将测量的平均值作为测量值，并将测量值与理论值比较，求百分误差。（2）测匀变速运动的加速度验证

7、牛顿第二定律仪器安装与测塑准备1.仪器安装如图1所示，让电磁阀吸住自由落体接收器，并让该接收器上充电部分和电磁阀上的充电针接触良好。2.用天平称量接收器组件的质量M,舷码托及舷码质量，每次取不同质量的舷码放于舷码托上，记录每次实验对应的m。3.由于超声发生器和接收器已经改变了，因此需要对超声发生器的驱动频率重新调谐。步骤：1.在液晶显示屏上，用▼选中“变速运动测量实验”，并按“确认”；2.利用►键修改测量点总数为8（选择范围8〜150）,▼选择釆样步距，并修改为50ms（选择范围50〜100ms）,选中“开始测试”；3.

8、按“确认”后，磁铁释放，接收器组件拉动祛码作垂直方向的运动。测量完成后，显示屏上出现测量结果。4.在结杲显示界而中用►键选择“返回”，“确认”后重新回到测虽设置界面。改变舷码质量，按以上程序进行新的测量。5.采样结朿后显示V—t直线，用►键选择“数据”，将显示的采样次数及相应速度记入表1中，匕为采样次数与采样步距的乘