利用气垫导轨研究物体的运动

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1、利用气垫导轨研究物体的运动高建岗(05109331)(东南大学，江苏南京，211189)摘要：探究了气垫导轨研究物体运动的实验原理：采用了气垫导轨装豐和光电测量系统，测最出物体运动瞬时速度利加速度。分析了气址实验中常见的儿种系统误差：光电计时中的系统误差，平均速度代替瞬时速度引起的系统误差以及导轨不平引起的系统误差并讨论修正了系统误差的方法或修正计算公式。关键词：气垫导轨；实验原理；误差分析；修正公式theairtrackstudyofmotionGaojiangang(05109331)(SoutheastUniversity,JiangSuNanJ

2、ing»211189)Abstract：explorestheairtrackstudyofmotionofprinciple:usingtheairtrackunitandopto-electronicmeasuringsystem,measuringoutofmotioninstantaneousvelocityandacceleration.analysisoftheaircushionexperimentincommonsystemerror:thesysteminphotoelectrictimingerrors,averagespeedin

3、steadofinstantaneousspeedcausedbysystemerrorsandRailsuneven.keywords：airtrack;experimentalprinciples;erroranalysis;correctionformula气梨导轨在研究岂线运动中的相关问题有很人的用途，深入探究气犁导轨研究物体运动的原理有助于实验的准确顺利的完成。木文就气梨导轨测暈瞬时速度和加速度为例来说明其测暈原理计时方法上又采用了光电计时手段使时间的测量精度达到10~3-10-4的量级基于以上两方面的优点,近年來利用气垫导轨开设了许多实验收

4、到了良好的教学效果；但也存在一些不足,即由于所釆用的实验测量方法不恰当或对实验过程中应予考虑的系统误差未作修疋，使实验结果的谋差比预期人得多，影响了这一新型教学仪器的作用发挥，因而如何采用合理的实验方法深入分析气热实验的课差來源和修正就成了气垫实验中急待解决的问题.本文就这一问题作分析讨论.气热实验中误差的来源是多方而的有系统误差也冇偶然误差，本文着重于对气垫实验屮的系统误差进行分析，至于偶然误差的原因和其它力学实验中的偶然误差并无特殊的区别这里不作讨论.高建岗1990-11-14男陕西延安本科上木丄程学院土木工程&业Email:2i21114@qci

5、.com精炼，遵守我国•著作权法，注意保守国家机密。每篇论文(含图、表)不超过10个pageo英内容包括屮英文题名、作者姓名、作者单位、摘要、关键词(不多于5个)、参考文献。另请在稿件首页地脚处给出第一作者简介(包括姓名、出生年、性别、籍贯、职称，最后学位或在读学历)及基金项目名称与批准号等信息。1.探究气垫导轨研究物体运动的实验原理1.1测量滑块运动的瞬时速度V物体做直线运动时，其瞬时速度定义为:"Em呂4b*.&(2—7—1)根据这个定义瞬时速度实际上是不可能测量的。因为当阮一0时，，同时冇Dd—0,测量上有具体困难。我们只能取很小的血及相应的Dd

6、,用其平均速度來代替瞬时速度r,即(2—7—2)其中为》挡光片两个挡光沿的宽度，a为挡光片第一次挡光开始计时，第二次挡光停止计时的时间I'可隔，即滑块移动加距离所用时间。1.2测量滑块运动的加速度曰如图2—7—2所示，如果将气垫导轨的一端垫高，形成斜血，滑块下滑时将作匀加速直线运动，可用以下方法测处加速度:1.2.1根据匀变速宜线运动公式:K19—7—21(2—7—3)其中-为导轨倾斜情况下滑块通过5、匕两点的瞬时速度，可用(2—7—2)式中方法测量;通过讥间的时间间隔Z,可用下而方法测得，把挡光片缺口挡住,挡光片通过50开始计时，通过Si停止计时。也

7、可以用作图法处理数据求日，方法是使滑块由同一位置P从静止开始滑下，测得于不同位置斗孚耳处的速度宀宀及相应的时间间隔,如图2—7—4所示，以f为横坐标，"为纵坐标作r-E图。如果是一条直线，说明物体做匀加速冑线运动，且直线斜率为日。1.2.2根据公式：(2—7—4)也可以用作图法处理数据求a,方法是使滑块由同一位置刀从静止开始滑下，测得一组数据以97》为横朋标，.二为纵朋标，作图，如果是直线，说明物体做匀加速运动，R宜线斜率为2日。1.气垫导轨实验中系统误差分析和修正⑵各类主要文献的著录格式如下：%1期刊：［序号］作者.题名［J］.刊名，出版年份，卷号(

8、期号)：起止页码.%1专著：［序号］作者.书名.版本(第1版不著录)［M］.出版地：出版者，岀