气垫导轨上的直线运动实验报告.doc

浙江中医药大学
学生物理实验报告
实验名称气垫轨上的直线运动
学院信息技术学院专业医院信息工程班级一班
报告人学号
同组人学号
同组人学号
同组人学号
理论课任课教师
实验课指导教师
实验日期
报告日期
实验成绩
批改日期
浙江中医药大学信息技术学院物理教研室
实验目的
1、了解气垫导轨的工作原理。
2、掌握利用气垫导轨上测量运动物体的加速度和重力加速度。
3、验证牛顿第二运动定律
实验仪器
计算机一台,仿真软件
实验原理
物体在斜面上的运动
设物体质量为m,斜面倾角Ø,则运动方程为
MgSinØ = ma
g = a/SinØ
可以通过测出斜面的长度和高度得到,关键是要在气垫上测出物体加速度a,这样g也就很容易求出。
当物体作直线运动时,其瞬时速度定义为
v = lim (Δs/Δt)=ds/dt
当Δt趋向0时,Δs也趋向0在测量上不容易做到,但我们可以用小量Δs和Δt来替代ds和dt。用短距离的平均速度代替瞬时速度,故有
v = Δs/Δt
式中Δs和Δt为U型挡光片开始到挡光片结束的距离和时间间隔,如图
Δs/Δt就是挡光后经过光电门时的瞬时速度v。使物体在斜面上做初速度为0的匀加速直线运动。经过路程S后,末速度为v,则有
V = at v² = 2as S = at²/2
验证牛顿第二定律
F = ma
设运动物体的总质量为M总,合外力为F,并假设其他耗散力,如摩擦力﹑空气阻力﹑气垫粘滞力均可忽略不计,这时牛顿第二定律可表示如下:
F = M总a
若保持M总不变,改变F,F/a应为一常量即F增加,a增加,F减小a也减小。或保持F不变,改变M总,即M总增加,a减小。如能在实验中满足上述条件,即能验证牛顿第二定律。
实验步骤

起点导轨调平:打开气源,放上滑块,观测滑块与轨面两侧的间隙,纵向水平调节双支脚螺丝,横向水平调节单支脚,直到滑块在任何位置均保持不动,或做极缓的来回滑动为止。动态法调平。滑块上装挡光片,让滑块以缓的初速度V。先后通过两个相距60cm光电门,如果滑块通过两个光电门所用的时间相差小于1ms,便可以认为导轨已调平。
数字毫秒计的使用:使用U型挡光片,计算方式选择B档,记的是一个光电管被挡光到第二个光电管被挡光的时间间隔或一个光电管两次被挡的时间间隔,即经过△s距离所用的时间△t。复零方式有手动和自动两档可选。置于自动时,数码管理经一段时间后,会自动复零。~3秒连续可调
。
(1)测量两端支脚螺丝之间的距离L。
(2)在单脚一端加一块d=15mm厚的垫块,使气轨成一斜面。
(3)在滑块上装上U型挡光片并测量△s距离。
(4)将光电门置距离最底端40cm处。
(5)使滑块从距光电门S=20cm处自由下滑,要保证初速度为零,计时器自动记下所显示的挡光间隔Δt,重复本操作3次此时Vt = Δs/Δt 。
(6)改变s取值,分别取30、40、50、60厘米,重复上一项测量,采用最小二乘法处理数据。

(1)把气垫拿开,气垫按常规调水平。
(