大学物理实验气垫导轨实验报告.pdf

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1、气轨导轨上得实验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、实验目得1、学习气垫导轨与电脑计数器得使用方法。２、在气垫导轨上测量物体得速度与加速度,并验证牛顿第二定律.3、定性研究滑块在气轨上受到得粘滞阻力与滑块运动速度得关系。二、实验仪器气垫导轨(QG—5—1。5m）、气源(DC-２Ｂ型）、滑块、垫片、电脑计数器(ＭＵJ－6Ｂ型)、电子天平(ＹP120１型）三、实验原理1、采用气垫技术,使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫得粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值,可以验证力学定律。2、电脑计数器(数字毫秒计）与气垫导轨配

2、合使用，使时间得测量精度大大提高(可以精确到0、０１ｍｓ），并且可以直接显示出速度与加速度大小。３、速度得测量如图,设U型挡光条得宽度为，电脑计数器显示x出来得挡光时间为,则滑块在时间内得平均速度为;越小（越小),就越接近该位置得即时速度。实验使用得挡光条得宽度远小于导轨得长度，故可将v视为滑块经过光电门时得即时速度,即。4、加速度得测量将导轨垫成倾斜状，如右图示：两s2光电门分别位于与处，测出滑块经s1S过、处得速度与，以及通过距Lh离所用得时间，即可求出加速度：或速度与加速度得计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应得功能与转换按钮,从电脑计

3、数器上直接读出速度与加速度得大小。５、牛顿第二定律得研究若不计阻力，则滑块所受得合外力就就是下滑分力，。假定牛顿第二定律成立,有，,将实验测得得与进行比较，计算相对误差。如果误差实在可允许得范围2内(＜５％），即可认为,则验证了牛顿第二定律。(本地g取979。５ｃm/s)６、定性研究滑块所受得粘滞阻力与滑块速度得关系实验时,滑块实际上要受到气垫与空气得粘滞阻力.考虑阻力,滑块得动力学方程为，,比较不同倾斜状态下得平均阻力与滑块得平均速度,可以定性得出ｆ与v得关系。四、实验内容与步骤1、将气垫导轨调成水平状态先“静态"调平（粗调），后“动态"调平（细调)，“

4、静态”调平应在工作区间范围内不同得位置上进行2～3次,“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s左右得速度（挡光宽度1cm，挡光时间２0ms左右)前进时,通过两光电门所用得时间之差只能为零点几毫秒,不能超过1毫秒，且左右来回得情况应基本相同.两光电门之间得距离一般应在５0cm～70cm之间。2、测滑块得速度①气垫调平后，应将滑块先推向左运动,后推向右运动（先推向右运动，后推向左运动,或者让滑块自动弹回），作左右往返得测量；②从电脑计数器上记录滑块从右向左或从左向右运动时通过两个光电门得时间、，然后按转换健,记录滑块通过两个光电门速度、，如此重复3次,将测得

5、得实验数据计入表1，计算速度差值。3、测量加速度,并验证牛顿第二定律在导轨得单脚螺丝下垫２块垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑,测出速度、与加速度,重复4次，取.再添2块(或１块）垫片，重复测量4次。然后取下垫片,用游标卡尺测量两次所用垫片得高度h，用钢卷尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线得距离L.计算,进比较与，计算相对误差,写出实验结论。4、用电子天平称量滑块得质量m，计算两种不同倾斜状态下滑块受到得平均阻力,并考察两种倾斜状态下滑块运动得平均速度(不必计算),通过分析比较得出f与ｖ得定性关系，写出实验结论。五、注意事项1、保持导轨与滑块清洁,不能碰砸。未通

6、气时，不能将滑块放在导轨上滑动.实验结束时，先取下滑块,后关闭气源。2、注意用电安全。六、数据记录与处理表１、动态调平实验数据msmｓmsmｓmｓms表2、速度得测量()项目V1V２Ｖ1－V３V4V3—V4次序（cｍ(ｃV2（cｍ(）（）（）（)(cｍ/s）（cm/s)／ｓ)m/s）(cｍ/s）/s）123表3、加速度得测量（，L＝cm)V2项目Ｖ1(ｃ（ｃm/(cm／次序(cm/s）m/s）222）ｓ）ｓ）(ｃm/s1h１=２cｍ３4１h２=2cm341h3=２ｃm3４１h4=2cm34七、实验结论1、关于牛顿第二定律得验证：⋯⋯2、关于滑块所受得气体阻

7、力与滑块运动速度得关系：⋯⋯八、误差分析与习题1、若改变本实验得某一个条件（如改变下滑得初速度、滑块上附加重物、改变导轨得倾斜度），在不考虑阻力与考虑阻力两种情况下，它们会对加速度产生什么影响？2、一般情况下,实验值比理论值应该大些还就是小些?3、具体分析本实验产生误差得各种原因。