氣墊導軌實驗報告

1、氣軌導軌上的實驗測量速度，加速度及驗證牛頓第二運動定律一、實驗目的1、學習氣墊導軌和電腦計數(shù)器的使用方法。2、在氣墊導軌上測量物體的速度和加速度，并驗證牛頓第二定律。3、定性研究滑塊在氣軌上受到的粘滯阻力與滑塊運動速度的關(guān)系。二、實驗儀器氣墊導軌（QG-5-1.5m）、氣源（DC-2B型）、滑塊、墊片、電腦計數(shù)器（MUJ-6B 型）、電子天平（YP1201型）三、實驗原理1、采用氣墊技術(shù)，使被測物體“漂浮”在氣墊導軌上，沒有接觸摩擦，只 用氣墊的粘滯阻力，從而使阻力大大減小，實驗測量值接近于理論值，可以驗證 力學定律。2、電腦計數(shù)器（數(shù)字毫秒計）與氣墊導軌配合使用，使時間的測量精度大 大提高（

2、可以精確到0.01ms），并且可以直接顯示出速度和加速度大小。3、速度的測量如圖，設(shè)u型擋光條的寬度為，電腦計數(shù)器顯示T &卜出來的擋光時間為則滑塊在zr時間內(nèi)的平均速度為n r一 Ar-一一u = ； Ax越?。?越小），V就越接近該位置的即時速tVxKt度。實驗使用的擋光條的寬度遠小于導軌的長度，故可將A x、視為滑塊經(jīng)過光電門時的即時速度，即V t4、加速度的測量將導軌墊成傾斜狀，如右圖示：兩光電門分別位于*和處，測出滑塊經(jīng)過s、s處的速度V和V，以及通過距1212V 2 V 22,As離As所用的時間t12，即可求出加速度:,=匚工或t12速度和加速度的計算程序已編入到電腦計數(shù)器中，實

3、驗時也可通過按相應的 功能和轉(zhuǎn)換按鈕，從電腦計數(shù)器上直接讀出速度和加速度的大小。5、牛頓第二定律得研究若不計阻力，則滑塊所受的合外力就是下滑分力，F(xiàn) = mg sin9 = mg h。假 L定牛頓第二定律成立，有mgh = ma ，a =gh，將實驗測得的；和a 進 L 理論 理論 L理論行比較，計算相對誤差。如果誤差實在可允許的范圍內(nèi)（5%），即可認為a = a理論 則驗證了牛頓第二定律。（本地g取979.5cm/s2）6、定性研究滑塊所受的粘滯阻力與滑塊速度的關(guān)系實驗時，滑塊實際上要受到氣墊和空氣的粘滯阻力?？紤]阻力，滑塊的動力 h h學方程為mg l f = ma，f = mg匕”。=m

4、（a理論一a），比較不同傾斜狀態(tài)下的 平均阻力f與滑塊的平均速度，可以定性得出f與u的關(guān)系。四、實驗內(nèi)容與步驟1、將氣墊導軌調(diào)成水平狀態(tài)先“靜態(tài)”調(diào)平（粗調(diào)），后“動態(tài)”調(diào)平（細調(diào)），“靜態(tài)”調(diào)平應在工作 區(qū)間范圍內(nèi)不同的位置上進行23次，“動態(tài)”調(diào)平時，當滑塊被輕推以50cm/s 左右的速度（擋光寬度1cm，擋光時間20ms左右）前進時，通過兩光電門所用 的時間之差只能為零點幾毫秒，不能超過1毫秒，且左右來回的情況應基本相同。 兩光電門之間的距離一般應在50cm70cm之間。2、測滑塊的速度氣墊調(diào)平后，應將滑塊先推向左運動，后推向右運動（先推向右運動，后 推向左運動，或者讓滑塊自動彈回），作

5、左右往返的測量；從電腦計數(shù)器上記錄滑塊從右向左或從左向右運動時通過兩個光電門的 時間，、 r，然后按轉(zhuǎn)換健，記錄滑塊通過兩個光電門速度u、u，如此重1212復3次，將測得的實驗數(shù)據(jù)計入表1，計算速度差值。3、測量加速度，并驗證牛頓第二定律在導軌的單腳螺絲下墊2塊墊片，讓滑塊從最高處由靜止開始下滑，測出速 度u、u和加速度a，重復4次，取4。再添2塊（或1塊）墊片，重復測量4 12次。然后取下墊片，用游標卡尺測量兩次所用墊片的高度h，用鋼卷尺測量單腳 螺絲到雙腳螺絲連線的距離L。計算a理論，進比較a與a理論，計算相對誤差，寫 出實驗結(jié)論。五、注意事項1、保持導軌和滑塊清潔，不能碰砸。未通氣時，不

6、能將滑塊放在導軌上滑 動。實驗結(jié)束時，先取下滑塊，后關(guān)閉氣源。2、注意用電安全。六、數(shù)據(jù)記錄與處理表1.動態(tài)調(diào)平實驗數(shù)據(jù)ms普2msms-1A3ms4ms=$434ms一 3表2.速度的測量(Ax = 1.00如)項目次序右左左右t ( ms)2( ms)V1 (cm/s)V2 (cm/s)VO V2 (cm/s)為 (ms)2(ms)V1 (cm/s)V2 (cm/s)VL V2 (cm/s)123表3.加速度的測量1次序V1 (cm/s)V2 (cm/s)a(cm/s2)a(cm/s2)has 土 (cm/s2)E (a )= a理a x 100% a 理h1=cm1234h2=cm1234h3=cm1234h4=cm1234七、實驗結(jié)論1、關(guān)于牛頓第二定律的驗證：2、關(guān)于滑塊所受的氣體阻力與滑塊運動速度的關(guān)系：八、誤差分析1、若改變本實驗的某一個條件（如改變下滑的初速度