大学物理实验气垫导轨实验报告.doc

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一、实验目的
1、学习惯垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上丈量物体的速度和加快度,并考证牛顿第二定律。
3、定性研究滑块在气轨上遇到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。
二、实验仪器
气垫导轨(QG-5-)、气源(DC-2B型)、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B
型)、电子天平(YP1201型)
三、实验原理
1、采纳气垫技术,使被测物体“飘荡”在气垫导轨上,没有接触摩擦,只
用气垫的粘滞阻力,进而使阻力大大减小,实验丈量值靠近于理论值,能够考证力学定律。
2、电脑计数器(数字毫秒计)与气垫导轨配合使用,使时间的丈量精度大大提升(能够精准到),而且能够直接显示出速度和加快度大小。
3、速度的丈量
如图,设U型挡光条的宽度为x,电脑计数器显示x
出来的挡光时间为t,则滑块在t时间内的均匀速度为
v
x;
x越小(
t越小),v就越靠近该地点的即时速
t
度。实验使用的挡光条的宽度远小于导轨的长度,故可将
x视为滑块经过光电门时的即时速度,即vx。
tt
4、加快度的丈量
v
将导轨垫成倾斜状,如右图示:两
s1
s2
光电门分别位于s1和s2处,测出滑块经
S
过s1、s2处的速度v1
和v2,以及经过距
L
h
离s所用的时间t12,即可求出加快度:
v2
v1
或
v2
2
v1
2
a
t12
a
s
2?
速度和加快度的计算程序已编入到电脑计数器中,实验时也可经过按相应的功能和变换按钮,从电脑计数器上直接读出速度和加快度的大小。
5、牛顿第二定律得研究
若不计阻力,则滑块所受的合外力就是下滑分力,

Fmgsin

mg

h

。假
L
定牛顿第二定律建立,有

mg

h

ma理论,a理论
h
g,将实验测得的

a和a理论进
L
L
行比较,计算相对偏差。假如偏差实在可同意的范围内(<

5%),即可以为
a理论,则考证了牛顿第二定律。()
6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系
实验时,滑块实质上要遇到气垫和空气的粘滞阻力。考虑阻力,滑块的动力
h
fma,fmg
h
学方程为mg
mam(a理论-a),比较不一样倾斜状态下的
L
L
均匀阻力f与滑块的均匀速度,能够定性得出
f与v的关系。
四、实验内容与步骤
1、将气垫导轨调成水平状态
先“静态”调平(粗调),后“动向”调平(细调),“静态”调平应在工作区间范围内不一样的地点长进行2~3次,“动向”调平常,当滑块被轻推以50cm/s左右的速度(挡光宽度1cm,挡光时间20ms左右)行进时,经过两光电门所用的时间之差只好为零点几毫秒,不可以超出1毫秒,且左右来回的状况应基真同样。两光电门之间的距离一般应在50cm~70cm之间。
2、测滑块的速度
①气垫调平后,应将滑块先推向左运动,后推向右运动(先推向右运动,后推向左运动,或许让滑块自动弹回),作左右来回的丈量;
②从电脑计数器上记录滑块从右向左或从左向右运动时经过两个光电门的
时间t1、t2,而后按变换健,记录滑块经过两个光电门速度v1、v2,这样重复3次,将测得的实验数据计入表1,计算速度差值。
3、丈量加快度,并考证牛顿第二定律
在导轨的单脚螺丝下垫2块垫片,让滑块从最高处由静止开始下滑,测出速度v1、v2和加快度a,重复4次,取a。再添2块(或1块)垫片,重复丈量4次。而后取下垫片,用游标卡尺丈量两次所用垫片的高度h,用钢卷尺丈量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离L。计算a理论,进比较a与a理论,计算相对偏差,写出实验结论。
4、用电子天平称量滑块的质量m,计算两种不一样倾斜状态下滑块遇到的均匀阻力f,并观察两种倾斜状态下滑块运动的均匀速度(不用计算),经过剖析比较得出f与v的定性关系,写出实验结论。
五、注意事项
1、保持导轨和滑块洁净,不可以碰砸。未通气时,不可以将滑块放在导轨上滑动。实验结束时,先取下滑块,后封闭气源。
2、注意用电安全。
六、数据记录与办理

t1
Vt2
Vt
=Vt
-Vt
Vt3
Vt4
Vt43=Vt4-Vt3
ms
21
ms
2
1
ms
ms
ms
ms
表2.
速度的丈量(x
)
项目
t2
t3
t4
Vt1
V1
V2
V1-V2
V3
V4
(ms)
(ms)
(cm/s)
(cm/s)
(cm/s)
(ms)
(ms)
(cm/s)
V3-V4
(cm/s)
序次
(cm/s)
1
2
3

(,L=cm)
h1=
cm
h2=
cm
h3=
cm
h4=
cm

项
目
次
序
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4

V1
V2
a
a
a理g
h
a理a
%
2
L
(cm/s)
(cm/s)
2
Ea()
100
(cm/s)
(cm/s)
(cm/s2)
a理
七、实验结论
1、对于牛顿第二定律的考证:
2、对于滑块所受的气体阻力与滑块运动速度的关系:
八、偏差剖析与习题
1、若改变本实验的某一个条件(如改变下滑的初速度、滑块上附带重物、改变导轨的倾斜度),在不考虑阻力和考虑阻力两种状况下,它们会对加快度产生什么影响?
2、一般状况下,实验值a比理论值a理应当大些仍是小些?
3、详细剖析本实验产生偏差的各样原由。