气垫导轨的应用.ppt

气垫导轨的应用合肥工业大学电子科学与应用物理学院实验教学目的1、了解气垫导轨的基本构造与原理。2、掌握气垫导轨的调整和操作方法。3、在气垫导轨上测量滑块的速度和加速度,验证牛顿第二定理。实验仪器1、气垫导轨如图所示:在滑块和导轨之间有一个空气层,所以滑块在导轨上运动时,摩擦力很小、可以忽略不计。实验仪器2、光电测量系统(1)遮光片(如图2所示)(2)光电门(如图3所示)由红外发光管和光敏管组成,由于光敏管受光照和不受光照时产生的电信号不同,所以它可以控制记时器记录时间。实验仪器(3)数字毫秒计CS-Z数字毫秒计可以记录光电门被两次遮光的时间间隔。因此当遮光片A边通过光电门时,数字毫秒计开始记时,当遮光片B边通过光电门时,数字毫秒计停止记时。所以数字毫秒计记录的是遮光片走过dx距离所用的时间t。于是遮光片的运动速度:v=dx/t数字毫秒计实验原理1、速度的测量:v=dx/t2、验证牛顿第二定律:(1)加速度的测量如图4所示:实验原理(2)质量不变,加速度和外力成正比:选择6个质量相等的砝码,第一次放4个砝码在滑块上,放2个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为F=2mg,系统质量为M=Mo+6m第二次放2个砝码在滑块上,放4个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为F=4mg,系统质量为M=Mo+6m,所以质量没变,外力增加。第三次放6个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为F=6mg,系统质量为M=Mo+6m,所以质量没变,外力又增加了。验证:2mg/a1=4mg/a2=6mg/a3=Mo+6m实验原理(3)外力不变,加速度和质量成反比:选择6个质量相等的砝码放在磁带的另一端。第一次选择大滑块,这时系统所受外力为F=6mg,系统质量为M=Mo+6m,第二次选择小滑块,这时系统所受外力为F=6mg,系统质量为M=M’+6m,所以外力没变,而质量改变了。验证:a1(Mo+6m)=a2(M’+6m)实验原理(4)测量滑块在斜面上自由下滑的加速度:把气垫导轨的一端垫高形成一个斜面。把大滑块放在斜面的顶端自由滑下。验证:a=gsin=gh/LL为导轨的长度,h为垫块的高度。实验内容与步骤1、气垫导轨调平:(1)粗调:把大滑块放导轨中间,根据滑块的运动方向调节。(2)细调:数字毫秒计选择1Pr、自动复位,让滑块在导轨上来回运动,观察:t4-t3和t2-t1,如果两者大于零并且基本相等则导轨水平。