磁懸浮導軌實驗智能測定儀
磁懸浮導軌實驗智能測定儀
磁懸浮導軌實驗智能測定儀/磁懸浮動力學實驗儀 型號:DH08-DSY-1

庫號：M400848   查看hh

本實驗儀可構成斜面，通過滑塊的運動探索牛頓第二運動定律的建立，考察動能定理；本實驗儀水平放置時，利用兩磁懸浮滑塊，可設計各種碰撞實驗。
通過實驗，學生可以接觸到磁懸浮的物理思想和技術，拓寬其知識面，加深牛頓定律、動能定理、碰撞等動力學的感性知識。
二、主要工作條件及技術指標
1． 工作條件
1-1．電源電壓及頻率：（22010%）V，（505%）Hz。
1-2．功率20VA。
1-3．工作溫度范圍0—40℃。
2．技術指標
2-1. 磁懸浮導軌幾何尺寸（130.0×9.0×21.0）cm3
2-2. 磁場強度：200 mT
2-3. 磁懸浮小車幾何尺寸（15.4×6.8×6.0）cm3

1－金屬鉸鏈 2－磁浮滑塊  3－光電門2 4－計時器 
5－光電門1 6－導軌 7－標尺 8－塊規 9－基板
在實驗之前通過水平儀將實驗儀調整至水平放置后，在基板跟導軌（標尺）之間放置塊規，使實驗儀成一斜面(圖1)。滑塊由斜面滑下，依次經過光電門1和光電門2。此時，可探索牛頓第二定律和考察動能定理。
滑塊上有二條擋光片或擋光框(圖2)，滑塊在氣墊上運動時，擋光片對光電門進行擋光，每擋光一次光電轉換電路便產生一個電脈沖訊號，去控制計時器的開和關。
磁浮導軌上有兩個光電門，本光電測試儀測定并存貯了運動滑塊上的二條擋光片通過光電門時的次擋光與第二次擋光的時間間隔和通過第二光電門時的次擋光與第二次擋光的時間間隔，運動滑塊從光電門到第二光電門所經歷的時間間隔 (圖3)。根據兩檔光片之間的距離參數即可運算出滑塊上兩擋光片通過光電門時的平均速度和通過第二光電門時的平均速度。由于△t1和△t2都很小，我們又可近似地認為在該時間內物體作勻加速運動，因此得出，時間內的平均速度當作這時刻的瞬時速度v1；把時問內的平均速度當作音這時刻的瞬時速度v2。
圖2 圖3
本實驗測試儀中，從v1增加到v2所需時間已修正為，因此根據加速度定義，在時間內的加速度為：
根據測得的、、和鍵入的擋光片間隔值，經智能測試儀記錄、顯示并運算之，得v1、v2和a。
四、實驗原理
1、在基板跟導軌（標尺）之間放置塊規，則實驗儀成一斜面,則基板和導軌之間夾角即為斜面傾角，其正弦值為塊規高度h和導軌（標尺）讀數L的比值，磁浮滑塊從斜面上端開始下落，則其重力在斜面方向分量為。
兩個光電門之間的距離S，磁浮小車通過光電門時和第二光電門時的平均速度v1, v2可以直接讀得，由計時器可以讀出磁浮滑塊的沿斜面下落加速度a。比較和ma的大小，即可探索牛頓第二運動定律。比較和的大小，即可考察動能定理。
若將塊規拿去，實驗儀水平放置時，可用于各種碰撞狀態的研究。如下表：
左 | 光電門1 光電門2 | 右
—————|—————————————————————|———————
| |
‘—>’向右運動；‘<—’向左運動；‘__0’靜止
模式 初始狀態 結束狀態
1 A位于光電門1左側向右運動，B靜止于兩光電門之間 A—> B__0 A—> B—> A過光電門1光電門2后向右運動
B過光電門2后向右運動
2 A—> B__0 A<— B—> A過光電門1后折返向左運動
B過光電門2后向右運動
3 A—> B__0 A__0 B—> A過光電門1后靜止在兩光電門中間
B過光電門2后向右運動
4 A位于光電門1左側向右運動，B位于光電門2右側向左運動 A—> B<— A—> B—> A過光電門1光電門2后向右運動
B過光電門2后折返向右運動
5 A—> B<— A<— B<— A過光電門1后折返向左運動
B過光電門2光電門1后向左運動
6 A—> B<— A<— B—> A過光電門1后折返向左運動
B過光電門2后折返向右運動
7 A—> B<— A__0 B—> A過光電門1后靜止在兩光電門中間
B過光電門2后折返向右運動
8 A—> B<— A<— B__0 A過光電門1后折返向左運動
B過光電門2后靜止在兩光電門中間
9 A—> B<— A__0 B__0 A過光電門1后靜止在兩光電門中間
B過光電門2后靜止在兩光電門中間
A A和B都位于光電門1左側，A撞擊B后同時向右側運動 A—> B—> A—> B—> A過光電門1光電門2后向右運動
B過光電門1光電門2后向右運動
B A—> B—> A<— B—> A過光電門1后折返向左運動
B過光電門1光電門2后向右運動
C A—> B—> A__0 B—> A過光電門1后靜止在兩光電門中間
B過光電門1光電門2后向右運動
表1
五、實驗內容
1．檢查磁浮導軌的水平度，檢查測試儀的測試隹備
把配置的水平儀放在磁浮導軌槽中，調整導軌一端的支撐腳，使導軌左右水平。水平儀與導軌成“十”字放置，調整導軌另一端的兩個支撐腳，使導軌前后水平。
檢查氣軌上的光電門和第二光電門有否與測試儀的光電門1和光電門2相聯，開啟
電源，檢查測試儀中數字顯示的參數值是否與光電門檔光片的間距參數相符，否則必須加以修正，修正方法請參見本實驗附錄《測試儀使用說明》，并檢查“實驗選擇”是否置于“加速度”，與運動的“正向”或“反向”是否符合。
2．探索牛頓第二運動定律
在標尺100.00cm的地方放置不同規格的塊規在基板跟導軌之間，3.00cm，4.00cm，5.00cm。測量不同傾斜角下，磁浮小車的加速度a，比較比較和的大小（實驗中即比較和的大小），即可驗證牛頓第二定律。
3．考察動能定理
合外力對物體所作的功等于物體動能的增量。比較和的大小（實驗中即比較和的大小），即可考察動能定理。
*4．碰撞實驗
將塊規拿出，實驗儀水平放置，即可設計碰撞實驗。見表1。
六、數據記錄及處理
擋光片間隔=_____m， *磁浮小車的質量m =_____ kg ， 重力加速度g = 9.8 m/s2
1.探索牛頓第二運動定律
塊規規格
(cm) (cm/s2) (cm/s2)
3.00 3/100
4.00 4/100
5.00 5/100
2.考察動能定理
光電門距離S=_____m
塊規規格
(cm) =
3.00
4.00
5.00
*3．碰撞實驗
設計各種碰撞模式，表格自行設計。
七、注意事項
1．稱量磁浮滑塊質量時，請用非鐵材料放于滑塊下方，防止磁鐵與電子天平相互作用，影響稱量性。
2．實驗做完后，磁浮滑塊不可長時間放在導軌中，防止滑輪磁化。
【附錄】
DSY型磁懸浮導軌實驗智能測試儀使用說明書
一、概述
DSY型磁懸浮導軌實驗智能測試儀是根據磁懸浮導軌實驗專門設計研制的實驗裝置。同時可實現十組加速度測量存儲和十二種碰撞實驗。本測試儀基于微控制器嵌入式設計，具有測量度高、讀數清晰、使用方便等特點。
二、性能
測量值 范圍 度
光電門擋光時間t1/t2 0.00ms ～ 99999.99ms 0.01ms
兩次擋光時間差t3 0.00ms ～ 99999.99ms 0.01ms
速度v1/v2 0.00cm/s ～ 600.00cm/s 0.01cm/s
加速度a 0.00cm/s2 ～ 600.00 cm/s2 0.01cm/s2
三、外觀

四、操作
*約定：加速度測量時將先經過的光電門定為光電門1；碰撞測量時A小車位于B小
車左側，將導軌左側光電門定為光電門1。
加速度測量
1、按‘功能’選擇，使‘加速度’指示燈亮后開始實驗。
2、按‘翻頁’可選擇需存儲的組號和查看各組數據，高位數碼管顯示‘0’～‘9’。
3、按‘開始’即開始一次加速度測量過程，測量結束后數據自動保存在當前組。
4、測量數據顯示順序：t1—>v1—>t2—>v2—>t3—>a（即：—>v1—>—>v2—>—>a），對應指示燈亮，每組顯示時間2秒。
5、清除所有數據按‘復位’。
碰撞測量
1、按‘功能’選擇碰撞模式，使‘碰撞’指示燈亮后開始實驗。高位數碼管顯示‘1’～‘C’對應十二種碰撞模式。
2、按‘開始’即開始一次碰撞測量過程，測量結束后數據自動保存在當前組。
3、測量數據顯示順序：At1—>Av1—>At2—>Av2—>Bt1—>Bv1—>Bt2—>Bv2，對應指示燈亮，每組顯示時間2秒。
擋光片寬度設置
1、按‘功能’選擇，使‘加速度’和‘碰撞’指示燈都滅后開始設置。
2、按‘翻頁’設置十位數字，按‘開始’設置各位數字。設定范圍：0～99mm，默認30mm。
3、低二位數碼管顯示當前設定的寬度值。
五、碰撞模式說明
左 | 光電門1 光電門2 | 右
—————|—————————————————————|———————
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‘—>’向右運動；‘<—’向左運動；‘__0’靜止
碰狀模式：見表1。