气垫导轨实验.doc

气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫,使滑块“漂浮”在气垫上,从而消除了接触摩擦。虽然仍然存在着空气的粘滞阻力,但由于它极小,可以忽略不计,所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。由于滑块作近似的无摩擦运动,再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用,(十万分之一秒),这样,就使气垫导轨上的实验精度大大提高,相对误差小,重复性好。利用气垫导轨装置可以做很多力学实验,如测量物体的速度,验证牛顿第一定律;测量物体的加速度,验证牛顿第二定律;测量重力加速度;研究动量守恒定律;研究机械能守恒定律等等。一、测量物体的速度,研究牛顿第一运动定律(这部分内容见教材)二、测量物体的加速度,研究牛顿第二运动定律(这部分内容见教材)三、测量重力加速度实验目的:1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。2、用气垫导轨装置测量本地的重力加速度。实验仪器:气垫导轨(QG—)、气源(DC—2D)、滑块、垫片、光电门、电脑计数器(MUJ—6B)、游标卡尺()、卷尺(2m)。实验原理:先将导轨调节成水平状态,然后再用垫片将导轨垫成倾斜状态。设垫片高度为H,导轨单脚螺丝到双脚螺丝连成的距离为L,滑块在导轨上所受的粘滞阻力忽略不计,则导轨所受的合外力就是重力的下滑分力,为:。又根据牛顿第二定律,有,即,所以。实验时,在H不变的条件下多测几组,取平均值,则。实验内容与步骤:1、将气垫导轨调成水平状态先粗调(静态调平),后细调(动态调平)。2、依次在单脚螺丝下垫1块垫片、2块垫片、3块垫片、4块垫片,逐渐改变倾斜高度H,并用卡尺测量H。对于每个H都测4次,取,求。然后比较4个,看它们与本地的公认值的差别,哪一个与公认值相差最小。再由此总结出用气垫导轨测重力加速度时,H值与测量精度的关系,并分析其中的原因。数据记录与处理:()高度项目次序1234123412341234实验总结及原因分析:四、研究动量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律一样,是自然界的一条普遍适用的规律。它不仅适用于宏观世界,同样也适用于微观世界。它虽然是一条力学定律,但却比牛顿运动定律适用范围更广,反映的问题更深刻。动量守恒定律告诉我们,如果一个系统所受的合外力为零,那么系统内部的物体在作相互碰撞,传递动量的时候,虽然各个物体的动量是变化的,但系统的总动量守恒。如果系统在某个方向上所受的合外力为零,则系统在该方向上的动量守恒。动量守恒定律在生产技术和科学实验上都有着极其重要的作用。实验目的:1、进一步熟悉气垫导轨和电脑计数器的使用方法。2、验证动量守恒定律。实验仪器:在前面实验的基础上再增加一个滑块、一个配重块、一台电子天平(YP1201)及尼龙搭扣。实验原理:在水平的气垫导轨上,滑块运动时受到的粘滞阻力很小,若不计这一阻力,则滑块系统受到的合外力为零,两滑块作对心碰撞时前后的总动量守恒。、分别为两个滑块的质量,、分别为碰撞前两个滑块的速度,、分别为碰撞后两个滑块的速度。应该注意的是,计算时必须选择一个方向为正,反方向为负。牛顿在研究碰撞现象时曾提出恢复系数的概念,定义恢复系数。当时为完全弹性碰撞,时为完全非弹性碰撞,时为非完全弹性碰撞。完全弹性碰撞是一个理想物理模型。实验所用的滑块上的碰撞弹簧是钢制成的,,虽然接近于1,但差异还是明显的。因此