文档介绍：2021年大学物理实验气垫导轨实验报告
2021年大学物理实验气垫导轨实验报告
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2021年大学物理实验气垫导轨实验报告
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
1、学习气垫导轨和电脑计数器使用方法。
2、在气垫导轨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与滑块运动速度关系。
二、试验仪器
气垫导轨(QG-5-)、气源（DC-2B型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B型)、电子天平（YP1201型）
三、试验原理
1、采取气垫技术, 使被测物体“漂浮”在气垫导轨上, 没有接触摩擦, 只用气垫粘滞阻力, 从而使阻力大大减小, 试验测量值靠近于理论值, 能够验证力学定律。
2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用, 使时间测量精度大大提升（）, 而且能够直接显示出速度和加速度大小。
3、速度测量
如图, 设U型挡光条宽度为, 电脑计数器显示
出来挡光时间为, 则滑块在时间内平均速度为
; 越小（越小）, 就越靠近该位置即时速
度。试验使用挡光条宽度远小于导轨长度, 故可将
视为滑块经过光电门时即时速度, 即。
4、加速度测量
将导轨垫成倾斜状, 如右图示: 两
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光电门分别位于和处, 测出滑块经
过、处速度和, 以及经过距
离所用时间, 即可求出加速度:
或
速度和加速度计算程序已编入到电脑计数器中, 试验时也可经过按对应功效和转换按钮, 从电脑计数器上直接读出速度和加速度大小。
5、牛顿第二定律得研究
若不计阻力, 则滑块所受合外力就是下滑分力, 。假定牛顿第二定律成立, 有, , 将试验测得和进行比较, 计算相对误差。假如误差实在可许可范围内（＜5％）, 即可认为, 则验证了牛顿第二定律。（）
6、定性研究滑块所受粘滞阻力与滑块速度关系
试验时, 滑块实际上要受到气垫和空气粘滞阻力。考虑阻力, 滑块动力学方程为, , 比较不一样倾斜状态下平均阻力与滑块平均速度, 能够定性得出f与v关系。
四、试验内容与步骤
1、将气垫导轨调成水平状态
先“静态”调平（粗调）, 后“动态”调平（细调）, “静态”调平应在工作区间范围内不一样位置上进行2~3次, “动态”调平时, 当滑块被轻推以50cm/s左右速度（挡光宽度1cm, 挡光时间20ms左右）前进时, 经过两光电门所用时间之差只能为零点几毫秒, 不能超出1毫秒, 且左右往返情况应基础相同。两光电门之间距离通常应在50cm~70cm之间。
2、测滑块速度
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①气垫调平后, 应将滑块先推向左运动, 后推向右运动（先推向右运动, 后推向左运动, 或者让滑块自动弹回）, 作左右往返测量;
②从电脑计数器上统计滑块从右向左或从左向右运动时经过两个光电门时间、 ,