利用位移传感器测定加速度

摘要: 位移传感器有发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器；接收器内装有红外线和超声波接收器。测量时，位移传感器的发射器与被测物体固定在一起，发射器按照一定的时间间隔发射超声波，同时发射相应的红外线信号。位移传感器的接受器接收到红外线信号时开始计时，接收到超声波信号时停止计时

关键字：位移传感器 发射器 数据采集器 计算机系统

一 实验目的和要求

1.加强对位移传感器的理解和掌握位移传感器的原理及用法。

2.学会用位移传感器测定斜面上下滑物体的加速度，加深对加速度的理解。

二实验仪器

DISL实验室、位移传感器、数据采集器（一个）、数据线（若干）、计算机（硬件和软件）、电源、力学轨道、小车、支架等。

三 实验原理介绍

位移传感器有发

器组成，发射器内装

超声波发射器；接收

外线和超声波接收

位移传感器的发射器

固定在一起，发射器用DIS测定加速度装置图 射器和接收有红外线和器内装有红器。测量时，与被测物体按照一定的时间间隔发射超声波，同时发射相应的红外线信号。位移传感器的接受器接收到红外线信号时开始计时，接收到超声波信号时停止计时。由于红外线的传播速度为光速，近距离内传播时传播时间可忽略不计，故可认为位移传感器收到的红外线的时间等同于发射器发射红外线的时间，把位移传感器把接收器记录的时间乘以声速就得到发射器和接收器之间的距离。 用位移传感器结合计算机获得v-t图，通过图像求加速度。在v-t图像上取相距较远的两点A（t1，v1）与B（t2，v2），求出它们所在直线的斜率，即可求得加速度：a v2 v1。 t2 t1

四 实验内容及步骤

1．将位移传感器的发射器固定到小车上，接收器固定在力学轨道的顶端（木板倾斜，使小车下滑作匀加速直线运动）。 调整接收器、发射器的位置，使其基本正对。将接收器

与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连，构成DIS实验系统。

2．开启数据采集器电源和位移传感器发射器的电源，点击教材专用软件主界面上的实验条目“测量运动物体的加速度”，屏上将出现“v-t”坐标。

3．将小车放到轨道高端，点击“开始记录"，令其滑下。数据采集完成，点击“停止记录”，获得速度－时间图像，从点的走向可以大致看出小车速度随时间变化的规律。

4．拖动滚动条，将对应小车运动状态的v-t图线置于显示区域中间，点击“拟合”，得出速度随时间变化的曲线。

5．点击“选择区域”按钮，确定“开始点”和“结束点”，即可获得该段v-t图线对应的加速度值。

多次测量得出a的平均值。

实验结论：加速度等于速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。

五 注意事项

1、注意阅读DISL实验手册，一定要先连接好压强传感器后才能打开数据采集器的电源，实验结束时，先关DISL系统，再关数据采集器的电源，最后才能断开传感器。

2、调节轨道倾角，重复实验。直至屏上显示的v-t图像是一段倾斜直线时，再进入数据分析。

3、使用位移传感器时，要注意开启位移传感器发射器电源。

六 复习思考

1、分组实验时，不同小组的位移传感器发射器会相互干扰吗？应该怎样消除相互干扰？

答：分组实验时，不同小组的位移传感器发射器可能相互干扰，可用书本或木板加以简单遮档即可解决此问题。

七 结语

本文利用位移传感器测定加速度，给出了加速度的测量值，本实验原理简单，操作过程方便，易操作。在数据处理过程中用到了物理上常用的代换法，此实验虽然简单，但包含着很多物理思想，所以实验取得了较好效果。

八 参考文献

（1）刘炳升.中学物理实验教学研究[M].北京高等教育出版社，1986

（2）杨述武，赵立竹，沈国土.普通物理实验（1）力学部分.高等教育出版社，2007