氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、氣軌導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)測(cè)量速度，加速度及驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)氣墊導(dǎo)軌和電腦計(jì)數(shù)器的使用方法。2、在氣墊導(dǎo)軌上測(cè)量物體的速度和加速度，并驗(yàn)證牛頓第二定律。3、定性研究滑塊在氣軌上受到的粘滯阻力與滑塊運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)儀器氣墊導(dǎo)軌（QG-5-1.5m）、氣源（DC-2B型）、滑塊、墊片、電腦計(jì)數(shù)器（MUJ-6B 型）、電子天平（YP1201型）三、實(shí)驗(yàn)原理1、采用氣墊技術(shù)，使被測(cè)物體“漂浮”在氣墊導(dǎo)軌上，沒有接觸摩擦，只 用氣墊的粘滯阻力，從而使阻力大大減小，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值接近于理論值，可以驗(yàn)證 力學(xué)定律。2、電腦計(jì)數(shù)器（數(shù)字毫秒計(jì)）與氣墊導(dǎo)軌配合使用，使時(shí)間的測(cè)量精度大 大提高（

2、可以精確到0.01ms），并且可以直接顯示出速度和加速度大小。3、速度的測(cè)量如圖，設(shè)u型擋光條的寬度為，電腦計(jì)數(shù)器顯示T &卜出來的擋光時(shí)間為則滑塊在zr時(shí)間內(nèi)的平均速度為n r一 Ar-一一u = ； Ax越?。?越小），V就越接近該位置的即時(shí)速tVxKt度。實(shí)驗(yàn)使用的擋光條的寬度遠(yuǎn)小于導(dǎo)軌的長(zhǎng)度，故可將A x、視為滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的即時(shí)速度，即V t4、加速度的測(cè)量將導(dǎo)軌墊成傾斜狀，如右圖示：兩光電門分別位于*和處，測(cè)出滑塊經(jīng)過s、s處的速度V和V，以及通過距1212V 2 V 22,As離As所用的時(shí)間t12，即可求出加速度:,=匚工或t12速度和加速度的計(jì)算程序已編入到電腦計(jì)數(shù)器中，實(shí)

3、驗(yàn)時(shí)也可通過按相應(yīng)的 功能和轉(zhuǎn)換按鈕，從電腦計(jì)數(shù)器上直接讀出速度和加速度的大小。5、牛頓第二定律得研究若不計(jì)阻力，則滑塊所受的合外力就是下滑分力，F(xiàn) = mg sin9 = mg h。假 L定牛頓第二定律成立，有mgh = ma ，a =gh，將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的；和a 進(jìn) L 理論 理論 L理論行比較，計(jì)算相對(duì)誤差。如果誤差實(shí)在可允許的范圍內(nèi)（5%），即可認(rèn)為a = a理論 則驗(yàn)證了牛頓第二定律。（本地g取979.5cm/s2）6、定性研究滑塊所受的粘滯阻力與滑塊速度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊實(shí)際上要受到氣墊和空氣的粘滯阻力?？紤]阻力，滑塊的動(dòng)力 h h學(xué)方程為mg l f = ma，f = mg匕”。=m

4、（a理論一a），比較不同傾斜狀態(tài)下的 平均阻力f與滑塊的平均速度，可以定性得出f與u的關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、將氣墊導(dǎo)軌調(diào)成水平狀態(tài)先“靜態(tài)”調(diào)平（粗調(diào)），后“動(dòng)態(tài)”調(diào)平（細(xì)調(diào)），“靜態(tài)”調(diào)平應(yīng)在工作 區(qū)間范圍內(nèi)不同的位置上進(jìn)行23次，“動(dòng)態(tài)”調(diào)平時(shí)，當(dāng)滑塊被輕推以50cm/s 左右的速度（擋光寬度1cm，擋光時(shí)間20ms左右）前進(jìn)時(shí)，通過兩光電門所用 的時(shí)間之差只能為零點(diǎn)幾毫秒，不能超過1毫秒，且左右來回的情況應(yīng)基本相同。 兩光電門之間的距離一般應(yīng)在50cm70cm之間。2、測(cè)滑塊的速度氣墊調(diào)平后，應(yīng)將滑塊先推向左運(yùn)動(dòng)，后推向右運(yùn)動(dòng)（先推向右運(yùn)動(dòng)，后 推向左運(yùn)動(dòng)，或者讓滑塊自動(dòng)彈回），作

5、左右往返的測(cè)量；從電腦計(jì)數(shù)器上記錄滑塊從右向左或從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)通過兩個(gè)光電門的 時(shí)間，、 r，然后按轉(zhuǎn)換健，記錄滑塊通過兩個(gè)光電門速度u、u，如此重1212復(fù)3次，將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)入表1，計(jì)算速度差值。3、測(cè)量加速度，并驗(yàn)證牛頓第二定律在導(dǎo)軌的單腳螺絲下墊2塊墊片，讓滑塊從最高處由靜止開始下滑，測(cè)出速 度u、u和加速度a，重復(fù)4次，取4。再添2塊（或1塊）墊片，重復(fù)測(cè)量4 12次。然后取下墊片，用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)纱嗡脡|片的高度h，用鋼卷尺測(cè)量單腳 螺絲到雙腳螺絲連線的距離L。計(jì)算a理論，進(jìn)比較a與a理論，計(jì)算相對(duì)誤差，寫 出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。五、注意事項(xiàng)1、保持導(dǎo)軌和滑塊清潔，不能碰砸。未通氣時(shí)，不

6、能將滑塊放在導(dǎo)軌上滑 動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先取下滑塊，后關(guān)閉氣源。2、注意用電安全。六、數(shù)據(jù)記錄與處理表1.動(dòng)態(tài)調(diào)平實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)ms普2msms-1A3ms4ms=$434ms一 3表2.速度的測(cè)量(Ax = 1.00如)項(xiàng)目次序右左左右t ( ms)2( ms)V1 (cm/s)V2 (cm/s)VO V2 (cm/s)為 (ms)2(ms)V1 (cm/s)V2 (cm/s)VL V2 (cm/s)123表3.加速度的測(cè)量1次序V1 (cm/s)V2 (cm/s)a(cm/s2)a(cm/s2)has 土 (cm/s2)E (a )= a理a x 100% a 理h1=cm1234h2=cm1234h3=cm1234h4=cm1234七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、關(guān)于牛頓第二定律的驗(yàn)證：2、關(guān)于滑塊所受的氣體阻力與滑塊運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系：八、誤差分析1、若改變本實(shí)驗(yàn)的某一個(gè)條件（如改變下滑的初速度