[實驗目的]
測定斜面上下滑物體的加速度,加深對加速度的理解。
[實驗器材]
DIS(位移傳感器、數(shù)據采集器、計算機等)、力學軌道、小車、支架等。
[實驗裝置]
位移傳感器在加速度測量實驗中的應用
[實驗原理]
用位移傳感器結合計算機獲得v-t圖,通過圖像求加速度。在v-t圖像上取相距較遠的兩點A(t1,v1)與B(t2,v2),求出它們所在直線的斜率,即可求得加速度:
[實驗步驟]
1.將位移傳感器的發(fā)射器固定到小車上,接收器固定在力學軌道的頂端(木板傾斜,使小車下滑作勻加速直線運動)。調整接收器、發(fā)射器的位置,使其基本正對。將接收器與數(shù)據采集器相連,數(shù)據采集器與計算機相連,構成DIS實驗系統(tǒng)。
2.開啟數(shù)據采集器電源和位移傳感器發(fā)射器的電源,點擊教材專用軟件主界面上的實驗條目“測量運動物體的加速度”,屏上將出現(xiàn)“v-t”坐標。
3.將小車放到軌道高端,點擊“開始記錄",令其滑下。數(shù)據采集完成,點擊“停止記錄”,獲得速度-時間圖像,從點的走向可以大致看出小車速度隨時間變化的規(guī)律。
4.拖動滾動條,將對應小車運動狀態(tài)的v-t圖線置于顯示區(qū)域中間,點擊“擬合”,得出速度隨時間變化的曲線。
5.點擊“選擇區(qū)域”按鈕,確定“開始點”和“結束點”,即可獲得該段v-t圖線對應的加速度值。
多次測量得出a的平均值。
實驗結論:
[注意事項]:
位移傳感器在加速度測量實驗中的應用
直線位移傳感器和其他的傳感器一樣,都有應該注意的地方,下面我們就會大家講解一下,避免以后以后會出現(xiàn)一些的危險或者弊端。
問題1:直線位移傳感器接線錯誤
直線位移傳感器的三條線是不可以接錯的,電源線和輸出線是不可以調換的。如果上面的線接錯的話,就會出現(xiàn)線性誤差很大的情
問題2:直線位移傳感器供電電源容量小
供電電源容量不足,就會造成以下的情況:熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換,有波動,或者合模的運動會使射膠電子尺的顯示波動,造成測量誤差變大。如果電磁閥的驅動電源與直線位移傳感器供電電源共用的時候,更容易出現(xiàn)這種情況。
問題3:直線位移傳感器的對中性、平行度以及角度有那些要求
安裝直線位移傳感器的對中性需要很好,但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差,角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話,這樣會出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時候,必須要對平行度和角度進行調整了。
問題4:調頻干擾和靜電干擾
調頻干擾和靜電干擾都有可能讓電子尺的顯示數(shù)字跳動的。所以,電子尺的信號線與設備的強電線路要分開線槽。電子尺必須強制性地接地。信號線需要使用屏蔽線,而且電箱的一段應該跟屏蔽線接地的。如果有高頻干擾的時候,通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常,但是顯示數(shù)字就是會跳動不停的;而出現(xiàn)靜電干擾時,出現(xiàn)的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾時,只需用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟機器上的某一些的金屬短接起來就可以了,只要一短接起來,靜電干擾就會馬上消除掉。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了,可以試下暫停高頻干擾源,看顯示結果會不會更好,以此來判斷是不是高頻干擾的問題。
問題5:顯示數(shù)據有規(guī)律地跳動,或者是沒有顯示數(shù)據
出現(xiàn)這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象,并且跟機器的外殼很有規(guī)律地接觸而導致的對地短路。