处，调节纵向调平螺丝，直到滑块能保持不动，或稍有滑动，但无一定方向性，则可粗略地认为已调平：其次将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时1（S,），数值转换键指ms挡，置滑块于导轨左端，推动滑块，使它们以中等速度平稳地向右运动，分别记下通过两光电门的时间间隔△,和△f2，仔细调节调平螺丝，应使△t,与△f,十分接近（当导轨完全水平时，由于滑块与导轨间存在一定的粘滞阻力，△,比△,稍长一些，一般差在第三位读数上)；再置滑块于导轨的右端，使它们以同等速度向左运动，分别记下通过两光电门的时间间隔△和△t2，同样应使△t,与△t,十分接近，并作好记录，此时可以认为导轨已调平。2.研究匀变速直线运动（1)、将厚度为h的标准垫块垫在纵向调平螺丝底下，使导轨形成一个斜面，并保持不变（垫块有5.00mm、10.00mm两种，任选一个高度进行实验）。(2)、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时S，，数值转换键指cm/s挡。滑块从斜面最高处自由滑下，分别记录滑块经过两光电门的速度、V2。(3)、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时S，，数值转换键指Cm/s挡。滑块从斜面最高处自由滑下，记录滑块经过两光电门的时间1。（4)、第一个光电门的位置不变，改变第二个光电门的位置，让滑块从斜面最高处的同一位置滑下，重复步骤(2)(3)，实验数据填入表4-3-13、加速度的测定(1)、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时S,，数值转换键指“cm/s”挡。（2)、固定两个光电门的位置（调整适当后不再变化），让滑块从斜面最高处自由滑下，分别记录滑块通过两光电门的速度、V2。(3)、滑块从斜面最高处的同一高度滑下，重复(2)测量，并将测量结果填入表4-3-2。（4)、读出导轨侧面上的米尺上两光电门间的距离S和由两支脚至标准垫块的距离L。(5)、再由(4-3-2)式和（4-3-1）式即可求加速度a。(6）将计时计数测速仪数值转换键指“cm/s2”挡（加速度档），保持其它条件不变，让滑块从斜面最高处自由滑下，直接测出滑块下滑的加速度α，与上述测量结果比较。4.完全弹性碰撞(1)、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时S，数值转换键指cm/s挡。(2)、取两个装有缓冲弹簧且质量相等的滑块，每个滑块上装有一个遮光片，用物理天平分别称量滑块的质量m,和m2。98
98 处，调节纵向调平螺丝，直到滑块能保持不动，或稍有滑动，但无一定方向性，则可粗略地认为 已调平；其次将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时 1（ 1 S ），数值转换键指 ms 挡，置滑块于导轨左端，推动滑块，使它们以中等速度平稳地向右运动，分别记下通过两光电门 的时间间隔 1 t 和 2 t ，仔细调节调平螺丝，应使 1 t 与 2 t 十分接近(当导轨完全水平时，由于滑 块与导轨间存在一定的粘滞阻力， 1 t 比 2 t 稍长一些，一般差在第三位读数上)；再置滑块于导 轨的右端，使它们以同等速度向左运动，分别记下通过两光电门的时间间隔 1 t 和 2 t ，同样应使 1 t 与 2 t 十分接近，并作好记录，此时可以认为导轨已调平。 2．研究匀变速直线运动 ⑴、将厚度为 h 的标准垫块垫在纵向调平螺丝底下，使导轨形成一个斜面，并保持不变（垫 块有 5.00 mm、10.00 mm 两种，任选一个高度进行实验）。 ⑵、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时 1 S ，数值转换键指 cm/s 挡。滑块 从斜面最高处自由滑下，分别记录滑块经过两光电门的速度 1 v 、 2 v 。 ⑶、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时 2 S ，数值转换键指 cm/s 挡。滑 块从斜面最高处自由滑下，记录滑块经过两光电门的时间 t 。 ⑷、第一个光电门的位置不变，改变第二个光电门的位置，让滑块从斜面最高处的同一位置 滑下，重复步骤⑵⑶，实验数据填入表 4-3-1 3、 加速度的测定 ⑴、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时 1 S ，数值转换键指“ cm/s”挡。 ⑵、固定两个光电门的位置（调整适当后不再变化），让滑块从斜面最高处自由滑下，分别记 录滑块通过两光电门的速度 1 v 、 2 v 。 ⑶、滑块从斜面最高处的同一高度滑下，重复⑵测量，并将测量结果填入表 4-3-2。 ⑷、读出导轨侧面上的米尺上两光电门间的距离 S 和由两支脚至标准垫块的距离 L 。 ⑸、再由(4-3-2)式和（4-3-1）式即可求加速度 a 。 ⑹ 将计时计数测速仪数值转换键指“ 2 cm/s ”挡（加速度档），保持其它条件不变，让滑块 从斜面最高处自由滑下，直接测出滑块下滑的加速度 a ，与上述测量结果比较。 4．完全弹性碰撞 ⑴、将计时计数测速仪（或数字毫秒计）功能转换指在计时 1 S ，数值转换键指 cm/s 挡。 ⑵、取两个装有缓冲弹簧且质量相等的滑块，每个滑块上装有一个遮光片，用物理天平分别 称量滑块的质量 m1 和 m2
(3)、把质量为m的滑块静止（v20=0）地放在光电门1光电门2两光电门之间，将滑块m从两光电门之外用手推00=0广m动，给予一定速度，使它朝向静止的滑块㎡运动，图4-3-3滑块通过光电门如图4-3-3所示。记录滑块m通过第一个光电门的速度V1o，两滑块碰撞后，再分别记录它们各自通过光电门的速度，和12。(4)、按照上述方法，重复做三至五次实验，将测量结果填入表4-3-3。从实验结果判断是否接近于完全弹性碰撞，如有明显的差别，再计算两滑块碰撞前后动能之差。5.完全非弹性碰撞将两滑块相碰端面上的缓冲弹簧取下，换上尼龙扣，按照上述方法重复做3～5次实验。【数据记录与数据处理】1、你认为气垫调整水平时，记录一组时间数据：2、匀变速直线运动的研究表 4-3-1 匀变速直线运动的研究h=cmcmPo=测量次序1初速度末速度运动时末了位置运动位移p,/cmy, /(cm/s)间t,/svo /(cm/s)S= P,-Po123456(1)、用Excel“图表导向”（或在坐标纸上）作y-t图线，并验证它们的线性关系。若为直线（应为V,=V。+at)，表明滑块作匀变速直线运动。3、加速度的测定垫片厚度按标准值考虑：h=cm,两光电门距离（单次测量）：S=（±)cm表 4-3-2挡光速度记录表cm/s,速度档夜=测量次数, (cm/s)y, /(cm/s)199
99 ⑶、把质量为 m2 的滑块静止( 20 v = 0 )地放在 两光电门之间，将滑块 m1 从两光电门之外用手推 动，给予一定速度，使它朝向静止的滑块 m2 运动， 如图 4-3-3 所示。记录滑块 m1 通过第一个光电门的 速度 10 v ，两滑块碰撞后，再分别记录它们各自通过光电门的速度 1 v 和 2 v 。 ⑷、按照上述方法，重复做三至五次实验，将测量结果填入表 4-3-3。从实验结果判断是否 接近于完全弹性碰撞，如有明显的差别，再计算两滑块碰撞前后动能之差。 5．完全非弹性碰撞 将两滑块相碰端面上的缓冲弹簧取下，换上尼龙扣，按照上述方法重复做 3～5 次实验。 【数据记录与数据处理】 1、你认为气垫调整水平时，记录一组时间数据： 、 、 、 。 2、匀变速直线运动的研究 表 4-3-1 匀变速直线运动的研究 0 p = cm h = cm 测量次序 i 末了位置 pi / cm 运动位移 i 0 s p p = − 初速度 0 v /(cm / s) 末速度 /(cm / s) i v 运动时 间 /s i t 1 2 3 4 5 6 ⑴、用 Excel“图表导向”（或在坐标纸上）作 i i v t − 图线，并验证它们的线性关系。若为直线 （应为 i i 0 v v at = + ），表明滑块作匀变速直线运动。 3、加速度的测定 垫片厚度按标准值考虑； h = cm ， 两光电门距离（单次测量）： S = ( )cm 表 4-3-2 挡光速度记录表 速度档 = 仪 cm/s ， 测量次数 1 v /(cm/s) 2 v /(cm/s) 1 图 4-3- 3 滑块通过光电门
234平均值-V=V2 =标准差s() =s(7)=(1)、计算两速度的不确定度u()=u,()+ug()与u()=u,()+ug()，并正确表达测量结果，（其中ug()=ug(）=0.683·△夜）y=y±u(y)=±_cm/sV=V±()=±cm/s(2)、加速度计算V2-V下滑加速度：cm/s2，按照求偏微分方法，求得不确定度为2.S爱()P+些()+公cm/s?u()} =u(a):2.52sSm/s?±加速度测量值：a=a土u(a)E= (x100%=%a将a与直接测得的加速度α进行比较。4完全弹性碰撞验证动量守恒（省略不确定度计算）表 4-3-2完全弹性碰撞的研究kg滑块一质量m,=kg：滑块二质量m,=滑块一测次滑块二系统动量比较碰前速度碰前速度碰后速度碰后速度碰前总动量碰后总动量(cm/s)(cm/s)(cm/s)(cm/s)(kg*cm/s)(kg*cm/s)120c465.完全非弹性碰撞（表格自拟）【注意事项】1、气轨导轨表面和滑块内表面有较高的光洁度，且配合良好。因此，各组导轨和滑块不得与其它组调换，严防敲碰、划伤导轨和滑块；100
100 2 3 4 平均值 1 v = 2 v = 标准差 1 s v( ) = 2 s v( ) = ⑴、计算两速度的不确定度 2 2 1 1 1 ( ) ( ) ( ) A B u v u v u v = + 与 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) A B u v u v u v = + ，并正 确表达测量结果，（其中 1 2 ( ) ( ) 0.683 B B u v u v = = 仪 ） 1 1 1 v v u v = = ( ) cm/s 2 2 2 v v u v = = ( ) cm/s ⑵、加速度计算 下滑加速度 ： 2 2 2 1 2 cm/s 2 v v a S − = = ， 按照求偏 微 分 方法，求得 不确定度 为 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 (a) [ ( )] [ ( )] [ ( )] cm/s s s 2 v v v v u u v u v u s s − = + + = 加速度测量值： 2 a a u a = = ( ) m/s 。 0 0 0 0 u(a) 100 a E = = 将 a 与直接测得的加速度 a 进行比较。 4．完全弹性碰撞验证动量守恒（省略不确定度计算） 表 4-3-2 完全弹性碰撞的研究 滑块一质量 1 m = kg ；滑块二质量 2 m = kg 测 次 滑块一 滑块二 系统动量比较 碰前速度 （cm/s） 碰后速度 （cm/s） 碰前速度 （cm/s） 碰后速度 （cm/s） 碰前总动量 (kg•cm/s） 碰后总动量 (kg•cm/s） 1 0 2 3 4 5 5．完全非弹性碰撞（表格自拟） 【注意事项】 1、气轨导轨表面和滑块内表面有较高的光洁度，且配合良好。因此，各组导轨和滑块不得与 其它组调换，严防敲碰、划伤导轨和滑块；
2、不得在未通气时就将滑块在导轨上滑动；3、使用完毕，先将滑块取下再关气源：4、导轨和滑块表面有污物或灰尘时，可用棉纱沾酒精擦拭干净；导轨表面气孔很小，，发现气孔堵塞，可用小于气孔直径的细钢丝轻轻捕通。【思考题】1.气垫导轨表面和气孔是精密加工而成的。你在实验中应如何保持导轨表面和气孔不受损坏和堵塞2.在调平导轨时，滑块通过两光电门的时间为什么总不能完全相等？101
101 2、不得在未通气时就将滑块在导轨上滑动； 3、使用完毕，先将滑块取下再关气源； 4、导轨和滑块表面有污物或灰尘时，可用棉纱沾酒精擦拭干净；导轨表面气孔很小，,发现气 孔堵塞，可用小于气孔直径的细钢丝轻轻捅通。 【思考题】 1．气垫导轨表面和气孔是精密加工而成的。你在实验中应如何保持导轨表面和气孔不受损坏 和堵塞? 2．在调平导轨时，滑块通过两光电门的时间为什么总不能完全相等?
4.4弦振动与弦驻波实验波是一种重要的物理现象，我们通过沿相反方向传播的完全相同的两列波叠加可以得到驻波。在与振动源连接的一根拉紧的弦线上，可以直观而清楚地了解弦振动时驻波形成的过程。用它可以研究弦振动的基频与张力、弦长的关系，从而测量弦线上横波的传播速度，并由此求出振动源的频率。【实验目的】1：观察弦振动时形成的驻波，学习与弦振动有关的物理知识和规律；2.通过实验测量振动源的频率。【实验原理】弦线上横波的传播速度1.在拉紧的弦线上，波沿某方向传播的速度（大学物理课中讲过）为F(4-4-1)U=P式（4-4-1）中v为波速，F为弦线张力，p是弦线密度。2.振动频率与横波波长、弦线张力及线密度p的关系如图2所示，将细弦线的一端固定在振动源上，另一端绕过滑轮悬挂码。当振子振动时，弦线也在振子的带动下振动，即振子的振动沿弦线传播，弦线振动频率和振子振动频率V相等。选择适当的码重量，可在弦线上形成稳定的驻波。驻波波长为入，则弦线上横波传播的速度为：U=VΛ(4-4-2)将式（4-4-2）代入式（4-4-1）得FM=,(4-4-3)Vp设弦线长为L，形成稳定驻波时，弦线上的半波（波腹）数为n，则二=，即n21=21(4-4-4)n将式（4-4-4）代入式（4-4-3）得nEnmg(4-4-5)="式（4-4-5）表明线密度p、长度L和张力F与弦振动频率的关系。3.驻波的形成和特点振动沿弦线的传播形成了行波，当在传播方向上遇到障碍后，波被反射并沿相反方向传播反射波与入射波的振动频率相同，振幅相同，故它们是一对相于波。当入射波与反射波的相位差为元时，在弦线上产生了稳定的驻波，并在反射处形成波节。设向右传播的波和向左传播的波在原点的相位相同，则它们的波动方程分别为102
102 4.4 弦振动与弦驻波实验 波是一种重要的物理现象，我们通过沿相反方向传播的完全相同的两列波叠加可以得到驻波。 在与振动源连接的一根拉紧的弦线上，可以直观而清楚地了解弦振动时驻波形成的过程。用它可 以研究弦振动的基频与张力、弦长的关系，从而测量弦线上横波的传播速度，并由此求出振动源 的频率。 【实验目的】 1．观察弦振动时形成的驻波，学习与弦振动有关的物理知识和规律； 2．通过实验测量振动源的频率。 【实验原理】 1． 弦线上横波的传播速度 在拉紧的弦线上，波沿某方向传播的速度（大学物理课中讲过）为 F = （4-4-1） 式（4-4-1）中 为波速， F 为弦线张力， 是弦线密度。 2． 振动频率与横波波长、弦线张力及线密度 的关系 如图 2 所示，将细弦线的一端固定在振动源上，另一端绕过滑轮悬挂砝码。当振子振动时， 弦线也在振子的带动下振动，即振子的振动沿弦线传播，弦线振动频率和振子振动频率 相等。 选择适当的砝码重量，可在弦线上形成稳定的驻波。驻波波长为 ，则弦线上横波传播的速度为： = （4-4-2） 将式（4-4-2）代入式（4-4-1）得 F = （4-4-3） 设弦线长为 L，形成稳定驻波时，弦线上的半波（波腹）数为 n ，则 2 = n L ，即 n 2L = （4-4-4） 将式（4-4-4）代入式（4-4-3）得 mg L F n L n 2 2 = = （4-4-5） 式（4-4-5）表明线密度 、长度 L 和张力 F 与弦振动频率的关系。 3． 驻波的形成和特点 振动沿弦线的传播形成了行波，当在传播方向上遇到障碍后，波被反射并沿相反方向传播， 反射波与入射波的振动频率相同，振幅相同，故它们是一对相干波。当入射波与反射波的相位差 为 时，在弦线上产生了稳定的驻波，并在反射处形成波节。 设向右传播的波和向左传播的波在原点的相位相同，则它们的波动方程分别为