1. 仪器安装

1) 仪器安装如图6所示，让电磁阀吸住接收器组件，测量准备同实验二。

2) 用天平称量接收器组件的质量M，砝码托及砝码质量，每次取不同质量的砝码放

于砝码托上，记录每次实验对应的m。

2. 测量步骤

1) 在液晶显示屏上，用 ▼ 选中“变速运动测量实验”，并按“确认”；

2) 利用?键修改测量点总数，选择范围8~150，推荐总数15，▼ 选择采样步距，并

修改为100 ms（选择范围50~100ms），选中“开始测试”； 3) 按“确认”后，电磁铁断电，接收器组件拉动砝码作垂直方向的运动。测量完成后，

显示屏上出现测量结果。

4) 在结果显示界面用? 键选择“返回”，“确认”后重新回到测量设置界面。改变砝

码质量，按以上程序进行新的测量。

3. 数据记录与处理

采样结束后显示V-t直线，用?键选择“数据”，将显示的采样次数及相应速度记入表5中，ti为采样次数与采样步距的乘积。由记录的t、V数据求得V-t直线的斜率，就是此次实验的加速度a。

表5 匀变速直线运动的测量 M＝ kg C＝0.07

采样序号i ti=0.1(i-1) (s) Vi Vi Vi Vi 2 0.1 3 0.2 4 0.3 5 0.4 6 0.5 7 0.6 8 0.7 9 0.8 10 0.9 11 1.0 12 1.1 13 1.2 14 加速度1.3 a (m/s) 2m [(1-C)M-m]/ (kg) [(1-C)M+m+J/R2] J/R2＝0.014kg

注：表4中ti =0.1(i-1)，ti为第i次采样与第1次采样的时间间隔差，0.1表示采样步距为100ms。

注意事项：

1) 当砝码组件质量较小时，加速度较大，可能没几次采样后接收器组件已落到底，此

时可将后几次的速度值舍去。 2) 砝码组件质量较小时，加速度较大，由于惯性，砝码组件将高过并碰撞滑轮，此时，

可系绳一端于砝码组件底部，另一端系于底座调平螺钉上，绳长略小于滑轮与底座螺钉之间的距离。

3) 当砝码组件质量较大时，加速度较小，短时间内环境影响较大，导致前期采样数据

的可靠性偏低，故可从中间某适当值开始记录，且不同的砝码组件下均连续记录8个数据点。

五．思考题：

1. 为什么在使用多普勒效应综合实验仪时，首先要求输入室温？如果输入的室温不准确，会影响哪些实验的结果？如何影响？

2. 在研究自由落体运动的实验中，接收组件下落时，若其运动方向不是严格的在声源与接收器的连线方向，会造成怎样的结果？

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附录1 多普勒效应部分组件实物示意图

自由落体组件 水平谐振弹簧 、垂直谐振弹簧 小车及传感接收器组件 超声波发射组件 红外接收器组件 导轨夹板及插条组件 光电门组件 滑轮组件 导轨底座及发生器组件 电磁阀组件 砝码组件 自由落体接收器保护盒组件 导轨支架组件 挡块组件 电机控制器组件 - 28 -

附录2：多普勒效应各实验装置安装示意图

1. 多普勒验证实验

超声波发射组件

传感器接收及红外发射组件

红外接收组件

充电孔

光电门

滑轮

挡块

电机控制器

导轨

2. 自由落体实验

导轨底座及发生器自由落体接收器保自由落体

电磁阀支架组导轨

3.

红外接收支架组

导轨支架组件 垂直谐振实验

4.

验证牛顿第二定律实验

垂直滑轮

垂直谐振弹簧 绳

砝码组件

5. 水平谐振实验

水平谐振弹簧

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实验五 数字示波器的使用

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。目前大量使用的示波器有两种：模拟示波器和数字示波器。模拟示波器发展较早，技术也非常成熟，其优点主要是带宽宽、成本低。但是随着数字技术的飞速发展，数字示波器拥有了许多模拟示波器不具备的优点：不仅具有可存储波形、体积小、功耗低，使用方便等优点，而且还具有强大的信号实时处理分析功能；具有输入输出功能，可以与计算机或其他外设相连实现更复杂的数据运算或分析。随着相关技术的进一步发展，数字示波器的频率范围也越来越高了，其使用范围将更为广泛因此，学习数字示波器的使用具有重要的意义。

实验目的:

1. 了解示波器的主要组成部分，学会使用示波器和信号发生器。； 2. 会用数字示波器测量未知信号的参数；

3. 通过观测李萨如图形，加深对互相垂直谐振动合成理论的理解，并学会一种测量正弦振动频率的方法。

实验原理

数字存储示波器与模拟示波器不同在于信号进入示波器后立刻通过高速A/D转换器将模拟信号前端快速采样，存储其数字化信号。并利用数字信号处理技术对所存储的数据进行实时快速处理，得到信号的波形及其参数，并由示波器显示，从而实现模拟示波器功能。而且测量精度高，还可以存储和调用显示特定时刻信号。

1. 数字存储示波器原理框图

一个典型的数字存储示波器原理框图如图1所示，模拟输入信号先适当地放大或衰减，然后再进行数字化处理。数字化包括“取样”和“量化”两个过程，取样是获得模拟输入信号的离散值，而量化则是使每个取样的离散值经A/D转换成二进制数字，最后，数字化的信号在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM（存储器）中，CPU从存储器中依次把数字信号读出并在显示屏上显示相应的信号波形。GPIB为通用接口总线系统，通过它可以程控数字存储示波器的工作状态，并且使内部存储器和外部存储器交换数据成为可能。

由此可见，数字示波器必须要完成波形的取样、存储和波形的显示，另外为了满足一般应用的需求，几乎所有微机化的数字示波器都提供了波形的测量与处理功能。

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