气垫导轨实验.doc

学生实验报告单
课程名称:大学物理Ⅱ实验(上)教师:柳青实验室名称:
教学单位: 电信学院专业:计科班级: 1002班
姓名: 庄波学号:201031102091 实验日期:5月12号
实验成绩: 批阅教师: 日期:
一、实验项目名称:
气垫导轨上的直线运动
二、实验目的:
1、了解气垫导轨、光电计时器的原理,学会对气垫导轨的调节和光电计时器的使用;
2、掌握用气垫导轨测量物体的速度和加速度的方法;
3、验证牛顿第二定律;
4、学习实验数据的曲线拟合的方法。
三、实验设备及配套软件
主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等。
四、实验原理
1 .匀速直线运动
若滑块受一恒力,它将做匀变速直线运动,可采用在导轨一端加一滑轮,通过滑轮旋一重物在滑块上,也可以把气垫导轨一端垫高成一斜面来实现。采用前者可改变外力,不但可测得加速度,还可以验证牛顿第二定律。采用后者,因在测量过程中受外界干扰较小,测量误差较小,在测量加速度的基础上,还可以测量当地的重力加速度。匀变速运动方程如下:
(3)
(4)
(5)
在斜面上物体从同一位置由静止开始下滑,若测得不同位置处的速度为相应的时间,以t为横坐标,为v纵坐标作图,如果图线是一条直线,证明物体作匀加速直线运动,图线的斜率为加速度a, 截距为。同样把对应处的测出,作图和图,若图线是直线,则物体作匀加速直线运动,斜率分别为和,截距分别为和。
2. 重力加速度的测定
如图1所时,h为垫块的高度,L为斜面长,滑块沿斜面下滑的加速度为
      (6)
       (7)
3. 验证牛顿第二定律
设运动物体的总质量为 M,作用力为 F,假设其他耗散力如摩擦力、空气阻力、气垫粘滞力可忽略不计,这时牛顿第二定律可表示为
          (8)
若保持不变,改变 M, F/a应为一常量,即F增大,a 同时增大; F减小,a 同时减小。若保持F 不变,改变M ,则M a 应为一常量,即增加M , 即a减小。因此,只要在实验中满足上述条件,即可验证牛顿第二定律。 
实验内容:
1. 匀变速运动中速度与加速度的测量
(1)    先将气垫导轨调平,然后在一端单脚螺丝下置一垫块,使导轨成一斜面。
(2)    在滑块上装上U型挡光片,在导轨上置好光电门,打开计时装置。
(3)    使滑块从距光电门s=,做初速度为零的匀加速运动,记下挡光时间⊿t,重复三