气垫导轨实验.docx

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气垫导轨实验

学生实验报告单

课程名称：

大学物理Ⅱ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，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

。

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Ma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：