气垫导轨上的直线运动（精选）.doc

实验2 气垫导轨上的直线运动
教学目的:
。
,学会测量滑块的运动速度。
,验证牛顿第二定律。
教学方法:
讲解,操作指导
教学内容:(30分钟)
一、实验仪器
L-QG-T-1500/、小型气源、MUJ-5C/5B计时计数测速仪、游标卡尺、电子天平、配重块、砝码盘、砝码等。
主要仪器使用介绍:
,它利用气源将压缩空气注入导轨型空腔,再由导轨表面上的小孔喷出气流,在导轨与滑块之间形成很薄的空气膜(或称气垫),将滑块浮起,使滑块能在导轨上作近似无阻力的直线运动。在使用中,切忌剧烈震动撞击、重压以致变形,使用前用酒精擦拭干净,使用时要先通气,再把滑块放在导轨上,严禁未通气就放滑块。使用完毕后,先取下滑块再关掉气源。实验完毕将导轨擦净,罩上防尘罩。
-5C/5B计时计数测速仪
计时1(S1):测量对光电门的挡光时间,从光电门被遮挡开始计时,至挡光结束停止计时。
计时2(S2):测量对光电门两次挡光的间隔时间,从光电门第一次被遮挡开始计时,至第二次被遮挡停止计时。
二、实验原理

在滑块上装一窄的凹形挡光片,当滑块经过设在某位置上的光电门时,挡光片将遮住照在光电元件上的光。因为挡光片的宽度是一定的,遮光时间的长短与物体通过光电门的速度成反比。要测量滑块的平均速度,只需测出挡光片的有效宽度和遮光时间,根据平均速度的公式,就可算出滑块通过光电门的平均速度,即
(2-1)
式中-滑块通过光电门的平均速度,-挡光片的有效宽度,-遮光时间
由于比较小,在范围内滑块的速度变化也较小,故可以把看成是滑块经过光电门的瞬时速度。

将系有重物(砝码盘、砝码)的细线经气轨一端的滑轮,与装有凹形挡光片的滑块相连,滑块作匀加速运动。在气轨中间选一段距离,并在两端设置两个光电门,测出滑块通过两端的始末速度和,则滑块的加速度
(2-2)

气轨调平后,用一系有码盘的细线跨过滑轮,若滑块的质量为,砝码盘与盘中砝码质量为,细线张力为T,则有
(2-3)
(2-4)
(2-3)、(2-4)解得
令,则有
(2-5)
当物体质量一定时,常量。
当物体所受合外力不变时,常量。
三、实验内容
,将两光电门固定(距两端约40cm处),滑块上固定挡光板、缓冲弹簧,打开计时仪(转换—ms,功能—)。

1)静态调平纵向水平调节支脚螺丝,横向水平调节支点螺钉,直至滑块在实验段内保持不动,或稍有滑动,但不总是向一个方向滑动,即认为已基本调平。
2)动态调平使滑块从导轨一端向另一端运动,先后通过两个光电门,在计时仪上记下通过两个光电门所用的时间,调节支点螺钉使通过两个光电门的时间近似相等,当通过两个光电门时间在100~150ms时,只要经过后一个光电门时间比前一个不大于3ms,此时可视为导轨调平。

向左轻推滑块、向右稍用力推滑块,分别记下滑块上的挡光片经过两个光电门的时间和。量出挡光片的宽度,按式(2-l)算出速度和,填表2-l。

将系有砝码盘的细线通过滑轮与滑块相联,两个光