文档介绍：§  训练一  研究牛顿第二定律的演示实验
 
【实验目的】
,提高实验教学技能。
。
【实验器材】
斜面小车(J2108型)、电磁打点计时器(J0203型)、纸带、钩码、小桶及砂、细线、气垫导轨、数字计数器、气源、砝码及配重块、游标卡尺、米尺等。
【仪器简介】
(J0203型)
J0203型电磁打点计时器是一种计时仪器,它能够把物体的运动情况记录在纸带上。这种打点计时器为磁电式,仪器构造如图4—1所示。
电磁打点计时器的工作电压一般为交流6~9V(参看说明书),工作频率50Hz。
通过接线柱接通电源后,线圈1相当于一个通电螺旋管,振动片3被磁化成为一个薄片形的条形磁钢,并受到永久磁钢3磁场的作用而运动。当永久磁钢的上极片为N极,下极片为S极,振动片悬端为N极时,振动片向下运动,打点针4打击基板5,在纸带11上打下一个痕迹。如果改变线圈中的电流方向,振动片悬端的极性也就改变,并向相反方向运动,打点针4就离开基板,纸带上不会留下痕迹。当线圈通以50Hz的交流电时,振动片悬端的极性周期性地变换,振动片就上下振动。振动片频率为交流电频率50Hz,打点针周期性地打击基板,。纸带上任意两点之间的间距,就是这一运动物体在相对应的时间里通过的位移。
使用电磁打点计时器时,应先将其固定起来。演示牛顿第二定律时是与斜面小车配合起来做实验,因而一般用弓形夹按图4-2固定在斜面上。
固定时,要使纸带的中心线位于斜面和滑轮凹槽的中间的位置。
接通电源后,要观察一下打点片的振动是否均匀。如果振动不均匀,可调节打点片上的调节螺母9,直到打点均匀,声音清晰,不拖“尾巴”为止(一般电磁打点计时器出厂时已调试好了)。
使用电磁打点计时器注意以下几点:
图4-2
①只能接入规定的交流电压,切勿在高于额定电压的情况下工作,以免烧坏线圈。
②电磁打点计时器不宜在未放纸带的情况下长时间通电工作,以免损坏打点针尖与限位板6。

气垫导轨是一种多用途的力学实验仪器。它通过导轨表面均匀分布的小孔喷出气流,在导轨表面与滑块之间形成一层很薄的“气膜”将滑块浮起,造成滑块在导轨上近似无摩擦运动的条件。为了使时间测量误差尽可能的小,所以采用了数字计时器来作为计时装置。
如图4-3所示,气垫导轨装有三只成三角形分布的支脚螺丝,用来调节气垫导轨的水平。滑块顶部有遮光板和遮光片的固定座,
两端装有碰撞弹簧以及一只拉耳,用来固定谐振弹簧或连接经定滑轮悬挂的重物。配重块可通过滑块两侧的载重杆上。
使用中注意以下几点:
图4-3
①实验时首先要调整导轨水平,这可由调节三个垫脚调节螺丝来达到。检查方法是在导轨通气时能处于平衡状态。
②导轨与滑块内表面要求有较高的光洁度,配合严密,因此在导轨未通气时严禁滑块在导轨上滑动,以免表面划伤和碰坏。
③保持导轨表面清洁,防止气孔堵塞。实验前用棉纱醮酒精将导轨表面和滑块内表面擦洗干净。用完后把滑块拿下,卸下垫脚,轻轻平放在水平面上,以免导轨变形。然后用塑料薄膜盖好,防止灰尘落入气孔。如发现有孔堵塞,可用细钢丝通孔,去掉尘粒或污物。
④导轨上严禁压放其它重物。

数字计时器的种类很多,结构型号也各有差别。显示数字有二、三、四位之分。
以J0201型数字计时器为例,其外形如图4-4所示。内部结构主要由石英晶体振荡器、光电转换电路、计数显示电路、电源和光控部分等组成。
使用方法如下:
①接入电源,闭合开关,此时数码管全部显示为零。
②将光电门两个输出插头插入计时器的“输入”,将波段开关置计数档,即可光控计时。如不能计数,须进行对光调节,即把光电门螺母拧松少许移动发光管,直至光束对准光敏管为止,再把固定螺母拧紧。
③将波段开关置S档,对于任一光控门,能显示出每次遮光时间。
④将波段开关置S档,对于任一光控门,能显示两次遮光时间间隔。
⑤时机开关置“lmS”档,显示时间为(0~)sec。
⑥按“复零”开关,数码管显示为零。
在使用数字计时器时注意几点:
①当“计时”时,数码管显示的是时间。但演示“光电计数”时,数码管显示的是光电管被遮挡的次数。
②使用前须先插好光电附件,才能接通电源,如果没有插光电附件又接通了电源,应立即把电源断开,隔几分钟再插上光电附件,然后开机。不要在接通电源的情况下插进光电附件,以免烧坏附件。
③仪器有开机自动置“零”,但是清除上次结果,还要按一下置“零”按钮,并且要在放开手3秒钟后,仪器才能恢复正常,做下一次实验。
【实验内容】
 
一、用斜面小车做牛顿第二定律实验
 
用斜面小车做牛顿第二定律的演示实验,是教材的传统