大學物理實驗氣墊導軌實驗報告

——丈量速度、加快度及考證牛頓第二運動定律一、實驗目的1、學習慣墊導軌和電腦計數(shù)器的使用方法。2、在氣墊導軌上丈量物體的速度和加快度，并考證牛頓第二定律。3、定性研究滑塊在氣軌上遇到的粘滯阻力與滑塊運動速度的關系。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、采納氣墊技術(shù)，使被測物體“飄蕩”在氣墊導軌上，沒有接觸摩擦，只用氣墊的粘滯阻力，進而使阻力大大減小，實驗丈量值靠近于理論值，能夠考證力學定律。2、電腦計數(shù)器（數(shù)字毫秒計）與氣墊導軌配合使用，使時間的丈量精度大大提升（能夠精準到），而且能夠直接顯示出速度和加快度大小。3、速度的丈量如圖，設U型擋光條的寬度為x，電腦計數(shù)器顯示x出來的擋光時間為t，則滑塊在t時間內(nèi)的均勻速度為vx；x越小（t越?。瑅就越靠近該地點的即時速t度。實驗使用的擋光條的寬度遠小于導軌的長度，故可將x視為滑塊經(jīng)過光電門時的即時速度，即vx。tt4、加快度的丈量

v將導軌墊成傾斜狀，如右圖示：兩s1s2光電門分別位于s1和s2處，測出滑塊經(jīng)S過s1、s2處的速度v1和v2，以及經(jīng)過距Lh離s所用的時間t12，即可求出加快度：v2v1或v22v12at12as2?速度和加快度的計算程序已編入到電腦計數(shù)器中，實驗時也可經(jīng)過按相應的功能和變換按鈕，從電腦計數(shù)器上直接讀出速度和加快度的大小。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，

Fmgsin

mg

h

。假L定牛頓第二定律建立，有

mg

h

ma理論，a理論

hg，將實驗測得的

a和a理論進L

L行比較，計算相對偏差。假如偏差實在可同意的范圍內(nèi)（＜

5％），即可以為a理論，則考證了牛頓第二定律。（當?shù)豨取979.5cm/s2）6、定性研究滑塊所受的粘滯阻力與滑塊速度的關系實驗時，滑塊實質(zhì)上要遇到氣墊和空氣的粘滯阻力?？紤]阻力，滑塊的動力hfma，fmgh學方程為mgmam(a理論－a)，比較不一樣傾斜狀態(tài)下的LL均勻阻力f與滑塊的均勻速度，能夠定性得出f與v的關系。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“動向”調(diào)平（細調(diào)），“靜態(tài)”調(diào)平應在工作區(qū)間范圍內(nèi)不一樣的地點長進行2~3次，“動向”調(diào)平常，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）行進時，經(jīng)過兩光電門所用的時間之差只好為零點幾毫秒，不可以超出1毫秒，且左右來回的狀況應基真同樣。兩光電門之間的距離一般應在50cm~70cm之間。2、測滑塊的速度①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，或許讓滑塊自動彈回），作左右來回的丈量；②從電腦計數(shù)器上記錄滑塊從右向左或從左向右運動時經(jīng)過兩個光電門的時間t1、t2，而后按變換健，記錄滑塊經(jīng)過兩個光電門速度v1、v2，這樣重復3次，將測得的實驗數(shù)據(jù)計入表1，計算速度差值。3、丈量加快度，并考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v1、v2和加快度a，重復4次，取a。再添2塊（或1塊）墊片，重復丈量4次。而后取下墊片，用游標卡尺丈量兩次所用墊片的高度h，用鋼卷尺丈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，計算相對偏差，寫出實驗結(jié)論。4、用電子天平稱量滑塊的質(zhì)量m，計算兩種不一樣傾斜狀態(tài)下滑塊遇到的均勻阻力f，并觀察兩種傾斜狀態(tài)下滑塊運動的均勻速度（不用計算），經(jīng)過剖析比較得出f與v的定性關系，寫出實驗結(jié)論。五、注意事項1、保持導軌和滑塊潔凈，不可以碰砸。未通氣時，不可以將滑塊放在導軌上滑動。實驗結(jié)束時，先取下滑塊，后封閉氣源。2、注意用電安全。六、數(shù)據(jù)記錄與辦理表1.動向調(diào)平實驗數(shù)據(jù)t1Vt2Vt=Vt-VtVt3Vt4Vt43=Vt4-Vt3ms21ms21msmsmsms表2.速度的丈量（x1.00cm）項目t2t3t4Vt1V1V2V1－V2V3V4(ms)(ms)(cm/s)(cm/s)(cm/s)(ms)(ms)(cm/s)V3－V4(cm/s)序次(cm/s)123表3.加快度的丈量（x1.00cm，L=cm）h1=cmh2=cmh3=cmh4=cm

項目次序1234123412341234

V1V2aaa理gha理a％2L(cm/s)(cm/s)(cm/s)(cm/s)(cm/s2)a理七、實驗結(jié)論1、對于牛頓第二定律的考證：2、對于滑塊所受的氣體阻力與滑塊運動速度的關系：八、偏差剖析與習題1、若改變本實驗的某一個條件（如改變下