M.气垫导轨综合实验.05.doc

实验名称气垫导轨综合实验一、前言气垫导轨技术是 20世纪 70年代才发展起来的一项新技术,它在机械,电子纺织, 运输等工业生产中已有广泛应用。它在各项应用(如空气轴泵、气垫船、气垫运输线等)中都充分显示了几乎无摩擦的特点。由于摩擦的存在,力学实验的误差往往很大,甚至使某些力学实验无法进行。采使气垫技术可克服摩擦的影响。由于气垫的漂浮总作用,物体在导轨上运动时,它与气垫面的实际不发生任何接触,这就大大减少了运动时摩擦阻力。可对一些力学现象和过程进行交精密的定量研究。二、教学目标 1、了解气垫导轨的基本结构与原理,掌握气垫导轨的调平方法。 2、学习气垫导轨和电子计时仪的使用方法。 3、学习用运用气垫导轨验证有关物理规律。 4、用电压输出法测量热敏电阻的温度系数。三、教学重点 1、掌握计时测速仪的使用方法。四、教学难点 1、掌握气垫导轨的调平方法。五、实验原理验证动量守恒定律指出,如果系统所受的和外力为零,则该系统的总动量保持不变。如果系统所受的合外力在某个方向的分力为零,则此系统的总动量在该方向守恒。考虑在水平气垫导轨上质量分别为 m 1和 m 2 的两个滑块,由于气垫的漂浮作用, 它们受到的摩擦力可以忽略不计。它们在平直的气垫导轨上沿直线方向发生碰撞,碰撞前的速度分别为 v 10和 v 20,碰撞后的速度分别为 v 1和 v 2,根据动量守恒定律 1 10 2 20 1 1 2 2 mv m v mv m v ? ??(1) 实验测出 m 1、 m 2、 v 10、 v 20、 v 1、 v 2,就可验证动量守恒定律。 1、弹性碰撞弹性碰撞的特点是碰撞前后系统的动量守恒,机械能也守恒,因此有(2) 联立式(1) 和式(2) ,求解得 10 20 2 1 v v v v ? ??(3) 式(3) 表明两滑块弹性碰撞前的接近速度( 10 20 v v ?),等于它们碰撞后分离速度( 2 1 v v ?)。若m 1=m 2,v 20 =0, 由(1) 、(2) 、(3) 式解出 1 2 10 0 v v v ? ?,即两滑块彼此交换速度。 2、完全非弹性碰撞如果两个滑块碰撞后合在一起以相同的速度运动,这种碰撞为完全非弹性碰撞。完全非弹性碰撞的特点是碰撞前后系统的动量守恒,机械能不守恒。设两个滑块碰撞后合在一起以相同的速度 v,即 v 1=v 2=v由式(1) 有 1 10 2 20 1 1 2 2 mv m v mv m v ? ??(1) 于是有若m 1=m 2,v 20 =0 ,则有 102 v v ?六、实验仪器 L-QG-T1500 气垫导轨, MUJ- ⅢA计时计数测速仪,天平,弹簧,橡皮泥。 1、气垫导轨简介图1 L-QG-T1500 气垫导轨示意图 2 2 2 2 1 10 2 20 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 mv m v mv m v ? ?? 1 10 2 20 1 2 mv m v v m m ???气垫导轨的基本结构如图 1所示,它可分为三部分:导轨、滑块、光电门。使用气垫导轨时要注意: 1、使用前先用绒布蘸少许酒精擦拭导轨表面及滑块