文档介绍：实验报告
姓名:叶洪波
学号:PB05000622
实验题目
直线运动中速度的测量
实验目的
利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度,通过物体沿斜面自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律。
实验仪器
气垫导轨,垫块,滑块,挡光片,数字计时器,细线,砝码,滑轮,砝码盘,天平,游标卡尺
实验原理
平均速度和瞬时速度的测量
作直线运动的物体在Δt时间内的位移为Δs,则物体在Δt时间内平均速度为

当Δt→0时,平均速度趋近于一个极限,即物体在该点的瞬时速度。我们用v来表示瞬时速度,

实际上直接用上式测量某点的瞬时速度是很困难的,一般在一定误差范围内,用极短的Δt内的平均速度代替瞬时速度。
匀变速直线运动
若滑块受一恒力,它将作匀变速直线运动,可采用在导轨一端加一滑轮,通过滑轮悬一重物在滑块上,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:

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v1,v2,v3,…,相应的时间为t1,t2,t3,…,以t为横坐标,v为纵坐标作v-t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v0。同样把v1,v2,v3,…对应处的s1,s2,s3,…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2a,截距分别为v0和v20。
重力加速度的测定
如图所示,h为垫块的高度,L为斜面长,滑块沿斜面下滑的加速度为

验证牛顿第二定律
设运动物体的总质量为m总,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

若保持m总不变,改变F,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总,则m总a应为一常量,即增加m总,a即减小。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
匀变速运动中速度与加速度的测量
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。
在滑块上装U型挡光片,在导轨上置好光电门,打开计时装置。
使滑块从距光电门s=,作初速度为零的匀加速运动,记下挡光时间Δt,重复三次。
改变s,重复上述测量。
测量Δs,垫块高h及斜面长L。
将实验数据输入计算机进行处理并输出结果。
实验数据:
s(cm)
20
30
40
50
60
t1(ms)

t2(ms)

t3(ms)

垫块高h=(++)/3=(mm)=(cm)
斜面长L=(cm)
两次挡光经过的路程
Δs=((+15.