大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)報(bào)告

——丈量速度、加快度及考證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)慣墊導(dǎo)軌和電腦計(jì)數(shù)器的使用方法。2、在氣墊導(dǎo)軌上丈量物體的速度和加快度，并考證牛頓第二定律。3、定性研究滑塊在氣軌上遇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、采納氣墊技術(shù)，使被測(cè)物體“飄蕩”在氣墊導(dǎo)軌上，沒有接觸摩擦，只用氣墊的粘滯阻力，進(jìn)而使阻力大大減小，實(shí)驗(yàn)丈量值靠近于理論值，能夠考證力學(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)間的丈量精度大大提升（能夠精準(zhǔn)到），而且能夠直接顯示出速度和加快度大小。3、速度的丈量如圖，設(shè)U型擋光條的寬度為x，電腦計(jì)數(shù)器顯示x出來的擋光時(shí)間為t，則滑塊在t時(shí)間內(nèi)的均勻速度為vx；x越?。╰越?。?，v就越靠近該地點(diǎn)的即時(shí)速t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x視為滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的即時(shí)速度，即vx。tt4、加快度的丈量

v將導(dǎo)軌墊成傾斜狀，如右圖示：兩s1s2光電門分別位于s1和s2處，測(cè)出滑塊經(jīng)S過s1、s2處的速度v1和v2，以及經(jīng)過距Lh離s所用的時(shí)間t12，即可求出加快度：v2v1或v22v12at12as2?速度和加快度的計(jì)算程序已編入到電腦計(jì)數(shù)器中，實(shí)驗(yàn)時(shí)也可經(jīng)過按相應(yīng)的功能和變換按鈕，從電腦計(jì)數(shù)器上直接讀出速度和加快度的大小。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，

Fmgsin

mg

h

。假L定牛頓第二定律建立，有

mg

h

ma理論，a理論

hg，將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的

a和a理論進(jìn)L

L行比較，計(jì)算相對(duì)偏差。假如偏差實(shí)在可同意的范圍內(nèi)（＜

5％），即可以為a理論，則考證了牛頓第二定律。（當(dāng)?shù)豨取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)質(zhì)上要遇到氣墊和空氣的粘滯阻力?？紤]阻力，滑塊的動(dòng)力hfma，fmgh學(xué)方程為mgmam(a理論－a)，比較不一樣傾斜狀態(tài)下的LL均勻阻力f與滑塊的均勻速度，能夠定性得出f與v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)向”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)不一樣的地點(diǎn)長(zhǎng)進(jìn)行2~3次，“動(dòng)向”調(diào)平常，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）行進(jìn)時(shí)，經(jīng)過兩光電門所用的時(shí)間之差只好為零點(diǎn)幾毫秒，不可以超出1毫秒，且左右來回的狀況應(yīng)基真同樣。兩光電門之間的距離一般應(yīng)在50cm~70cm之間。2、測(cè)滑塊的速度①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)，或許讓滑塊自動(dòng)彈回），作左右來回的丈量；②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)經(jīng)過兩個(gè)光電門的時(shí)間t1、t2，而后按變換健，記錄滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門速度v1、v2，這樣重復(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、丈量加快度，并考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v1、v2和加快度a，重復(fù)4次，取a。再添2塊（或1塊）墊片，重復(fù)丈量4次。而后取下墊片，用游標(biāo)卡尺丈量?jī)纱嗡脡|片的高度h，用鋼卷尺丈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)偏差，寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。4、用電子天平稱量滑塊的質(zhì)量m，計(jì)算兩種不一樣傾斜狀態(tài)下滑塊遇到的均勻阻力f，并觀察兩種傾斜狀態(tài)下滑塊運(yùn)動(dòng)的均勻速度（不用計(jì)算），經(jīng)過剖析比較得出f與v的定性關(guān)系，寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。五、注意事項(xiàng)1、保持導(dǎo)軌和滑塊潔凈，不可以碰砸。未通氣時(shí)，不可以將滑塊放在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先取下滑塊，后封閉氣源。2、注意用電安全。六、數(shù)據(jù)記錄與辦理表1.動(dòng)向調(diào)平實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)t1Vt2Vt=Vt-VtVt3Vt4Vt43=Vt4-Vt3ms21ms21msmsmsms表2.速度的丈量（x1.00cm）項(xiàng)目t2t3t4Vt1V1V2V1－V2V3V4(ms)(ms)(cm/s)(cm/s)(cm/s)(ms)(ms)(cm/s)V3－V4(cm/s)序次(cm/s)123表3.加快度的丈量（x1.00cm，L=cm）h1=cmh2=cmh3=cmh4=cm

項(xiàng)目次序1234123412341234

V1V2aaa理gha理a％2L(cm/s)(cm/s)(cm/s)(cm/s)(cm/s2)a理七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、對(duì)于牛頓第二定律的考證：2、對(duì)于滑塊所受的氣體阻力與滑塊運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系：八、偏差剖析與習(xí)題1、若改變本實(shí)驗(yàn)的某一個(gè)條件（如改變下