气轨导轨上试验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、试验目标1、学****如何判断气垫导轨水平和电脑计数器使用方法2、在如何判断气垫导轨水平上测量物体速度和加速度,并验证牛顿第二定律。3、定性研究滑块在气轨上受到粘滞阻力和滑块运动速度关系二、试验仪器如何判断气垫导轨水平(QG-5-转載请标明出处.

大学物理如何判断气垫导轨水平實验操作

如何判断气垫导轨水平上的力学实验 一、实验目的 1、学会使用电脑计时器和如何判断气垫导轨水平 2、测量平均速度和瞬时速度嘚大小。 3、测定加速度的大小 二、实验仪器 如何判断气垫导轨水平、弹簧、滑块、砝码钩、砝码、挡光板、天平、米尺、游标卡尺、倾斜垫块、光电计时器等。 三、实验原理 1、速率的测定 当质点所受的合外力为零时将保持其运动状态不变：静止或作匀速直线运动。若如哬判断气垫导轨水平水平放置滑块受重力和气垫的作用力，此二力的合力为零滑块即在轨面上静止；若给滑块以某一初速度（忽略空氣的阻力和气垫层的粘滞性摩擦力），滑块将在气轨上作匀速直线运动即滑块通过相隔一定距离的二光电门时，有相同的速度由于滑塊上二挡光片的距离不变，所以滑块通过二光电门时数字计时器显示的时间间隔应相同。 在水平的如何判断气垫导轨水平端部的调节螺絲下面垫进倾斜垫块，使如何判断气垫导轨水平倾斜滑块由倾斜了的导轨的高端下滑时作匀加速运动。若导轨的倾角为不计空气的阻力和气垫层的粘滞性摩擦力，则滑块的加速度 其中为倾斜垫块的厚度为端部调节螺丝到另二调节底脚螺丝连线的垂直距离。 滑块上的點随滑块从处静止下滑经过路程到达点时应有的速度值为 由此，测出、、可计算出点经过处时的瞬时速度。点经过处的瞬时速度也可據瞬时速度的定义来测量假设滑块经过处（滑块上二档光片前缘间的距离）距离经历的时间为，测出和即可得点在处路程上的平均速喥。改变,越小也越小，相应的平均速度就越接近于点在处的瞬时速度因此，可测出不同值时所对应的值求出相应的，作－图用图解法外推得点在处的瞬时速度的大小。 图1 速率的测定 2、测定加速度的大小 质量为M的滑块用丝线跨过气垫滑轮与砝码盘m相连如图2。若丝线張力为T气轨水平，气垫的粘滞性摩擦和空气阻力可以忽略则有 图2 测定加速度的大小 Mg－T=ma T=Ma 式中a是滑块及砝码的加速度大小。 解以上方程组嘚 用天平称出滑块质量M砝码钩和盘上砝码的总质量m，就可以算出加速度a即滑块在理想的完全没有阻力的导轨上运动时，根据牛顿定律計算得到的加速度 而实际的加速度数值，我们可以通过测量滑块在相距s的两个位置上的速度,求得 a实 四、实验仪器介绍 1、如何判断气垫導轨水平介绍 导轨：导轨由一根平直、光滑的三角形铝合金制成，固定在一根刚性较强的工字钢梁上长为1.5m。轨面上均匀分布着两排喷气孔导轨一端封闭，另一端有进气嘴与气泵相连当压缩空气从小气孔喷出时，托起滑块以减少摩擦为避免碰伤，导轨两端及滑块上都裝有缓冲弹簧；在工字钢架的底部装有三个底脚螺丝分别在导轨的两端，双脚端的螺丝用来调节轨面两侧线的高低单脚端的螺丝用来調节导轨水平，或将不同厚度的垫块放在其下得到不同的斜度。另外为测量方便，导轨一侧固定有毫米刻度尺作为定位光电门的工具。 滑块：滑块是在导轨上运动的物体其下表面与导轨的两个侧面精密吻合，滑块上可以加装挡光片、加重块、缓冲弹簧、橡皮泥等配件以供不同条件下使用。 光电门：光电门常与数字毫秒计相连作为实验中的计时计数装置，光电门小灯泡和光敏二极管组成小灯泡點亮时，正好照在光敏二极管上光敏二极管在光照时电阻为几，无光照时电阻约为量级，利用光敏二极管两种状态下的电阻变化产苼电脉冲来控制数字毫秒计，达到计时或计数的效果 气源：实验中所使用的气流由专用小型气泵产生，该气泵接通电源即有气流产生 2、速率的测定 一个做直线运动的物体，在时间内经过的位移为，则该物体在时间内的平均速度为 在不大且物体的加速度较小时，可以紦看作该点的瞬时速度 在实际实验中，在滑块上装一窄的遮光板当滑块经过设在某位置上的光电门时，遮光板将遮住光电元件上的光当第一个边挡住光时，计时器开始计时第二个边通过时继续计时，当第三个边再挡光时停止计时。则测出遮光板的宽度和遮光时间就可以算出滑块通过光电门的平均速度。由于比较小且在范围内滑块的速度变化也很小，故可以把上述平均速度看成是滑块经过光电門时的瞬时速度 五、实验内容 1、调节如何判断气垫导轨水平水平 在导轨中部相隔50(60cm处放置两个光电门，调节底脚螺丝使滑块上挡光板通過两个光电门的时间几乎相等。具体步骤如下： 粗调：接通气源将装有遮光片的滑块轻放于导轨上，调节单脚螺丝使滑块在导轨上各處基本上均能保持静止。 细调：使滑块以某一速度运动测量滑块先后经过两光电门时的遮光时间，仔细调节单脚螺丝使与相差在5％以內即可，就可以认为导轨已基本水平 2、速率的测定 （1）检查电脑计时器。 打开电脑计时器电源开关此时数码管