1、气垫导轨实验 学生实验报告单课程名称:大学物理实验(上)教师:柳青 实验室名称: 教学单位: 电信学院 专业:计科 班级: 1002班姓 名: 庄波 学号:201031102091 实验日期:5月12号实验成绩: 批阅教师: 日期:一、实验项目名称:气垫导轨上的直线运动二、实验目的:1、了解气垫导轨、光电计时器的原理,学会对气垫导轨的调节和光电计时器的使用;2、掌握用气垫导轨测量物体的速度和加速度的方法;3、验证牛顿第二定律;4、学习实验数据的曲线拟合的方法。三、实验设备及配套软件主要由气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等。四、实验原理1 匀速直线运动若滑块受一恒力
2、,它将做匀变速直线运动,可采用在导轨一端加一滑轮,通过滑轮旋一重物在滑块上,也可以把气垫导轨一端垫高成一斜面来实现。采用前者可改变外力,不但可测得加速度,还可以验证牛顿第二定律。采用后者,因在测量过程中受外界干扰较小,测量误差较小,在测量加速度的基础上,还可以测量当地的重力加速度。匀变速运动方程如下: (3)(4)(5)在斜面上物体从同一位置由静止开始下滑,若测得不同位置处的速度为相应的时间,以t为横坐标,为v纵坐标作图,如果图线是一条直线,证明物体作匀加速直线运动,图线的斜率为加速度a, 截距为。同样把对应处的测出,作图和图,若图线是直线,则物体作匀加速直线运动,斜率分别为和,截距分别为和。
3、2 重力加速度的测定如图1所时,h为垫块的高度,L为斜面长,滑块沿斜面下滑的加速度为 (6) (7)3 验证牛顿第二定律设运动物体的总质量为 M,作用力为 F,假设其他耗散力如摩擦力、空气阻力、气垫粘滞力可忽略不计,这时牛顿第二定律可表示为 (8)若保持 不变,改变 M, F/a应为一常量,即F增大,a 同时增大; F减小,a 同时减小。若保持F 不变,改变M ,则M a 应为一常量,即增加M , 即a减小。因此,只要在实验中满足上述条件,即可验证牛顿第二定律。实验内容:1 匀变速运动中速度与加速度的测量(1) 先将气垫导轨调平,然后在一端单脚螺丝下置一垫块,使导轨成一斜面。(2) 在滑块上装
4、上U型挡光片,在导轨上置好光电门,打开计时装置。(3) 使滑块从距光电门s=20.0cm处自然下滑,做初速度为零的匀加速运动,记下挡光时间 t,重复三次。(4) 改变s,重复上述测量。(5) 测量 t,垫块高h及斜面长L。(6) 用最小二乘法对 v=2进行直线拟合,并求出标准误差。(7) 用坐标纸作v-2s曲线,求a,与最小二乘法所得结果进行比较,并计算g。2 验证牛顿第二定律将垫块取出,时导轨处于水平状态。用细线将砝码盘通过滑轮与滑块相连。若滑块质量为 ,砝码盘和盘中砝码的质量为 ,滑轮等效质量 (约为0.30g),砝码盘、盘中砝码和滑块上的砝码的总质量为 ,则此时牛顿第二定律方程为 (9)改变 ,使 分别2.00g,4.00g,6.00g,8.00g,10.00g时(每次剩余砝码要放在滑块上),测量在不同力的作用下,通过光电门的瞬时速度 ,再由 ,求出 。作 曲线,由斜率求出物体的总质量。 学生实验报告五、实验数据及结果分析实验截屏 验正牛顿第二定律实验由及上图可求出总质量为1.14kg测重力加速度实验由,a=K=2.48由计算得g=9.92六、实验心得: