气轨导轨上的实验

——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律

一、实验目的

1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。

2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。

3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。

二、实验仪器

气垫导轨(QG-5-1.5m)、气源（DC-2B型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B型)、电子天平（YP1201型）

三、实验原理

1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。

2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大大提高（可以精确到0.01ms），并且可以直接显示出速度和加速度大小。

3、速度的测量

如图，设U型挡光条的宽度为，电脑计数器显示

出来的挡光时间为，则滑块在时间内的平均速度为

； 越小（越小），就越接近该位置的即时速

度。实验使用的挡光条的宽度远小于导轨的长度，故可将

视为滑块经过光电门时的即时速度，即。

4、加速度的测量

将导轨垫成倾斜状，如右图示：两

光电门分别位于和处，测出滑块经

过、处的速度和，以及通过距

离所用的时间，即可求出加速度：

 或

速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。

5、牛顿第二定律得研究

若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，。假定牛顿第二定律成立，有，，将实验测得的和进行比较，计算相对误差。如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为，则验证了牛顿第二定律。（本地g取979.5cm/s²）

6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系

实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。考虑阻力，滑块的动力学方程为，，比较不同倾斜状态下的平均阻力与滑块的平均速度，可以定性得出f与v的关系。

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     力，加速度、质量的关系

一、实验目的

1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法

2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度

    3、探究力，加速度、质量的关系

二、实验仪器

气垫导轨、气源、滑块、垫片、电脑计数器、电子天平、细绳

三、实验原理

1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。

2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大大提高（可以精确到0.01ms），并且可以直接显示出速度和加速度大小。

3、速度的测量

设U型挡光条的宽度为，电脑计数器显示

出来的挡光时间为，则滑块在时间内的平均速度为

； 越小（越小），就越接近该位置的即时速

度。实验使用的挡光条的宽度远小于导轨的长度，故可将

视为滑块经过光电门时的即时速度，即。

4、加速度的测量

将导轨垫成倾斜状，如右图示：两

光电门分别位于和处，测出滑块经

过、处的速度和，以及通过距

离所用的时间，即可求出加速度：

 或

1. 速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。

   5、探究力，加速度、质量的关系

1、质量不变，改变力研究加速度

2、力不变，改变质量研究加速度

四、实验内容与步骤

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同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s左右的速度（挡光宽度1cm，挡光时间20ms左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。两光电门之间的距离一般应在50cm~70cm之间。

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大学物理实验报告——气垫导轨

气垫导轨上的实验（综合）

气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫，使滑块“漂浮”在气垫上，从而消除了接触摩擦。虽然仍然存在着空气的粘滞阻力，但由于它极小，可以忽略不计，所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。由于滑块作近似的无摩擦运动，再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用，时间的测量可以精确到0.01ms（十万分之一秒），这样， 就使气垫导轨上的实验精度大大提高，相对误差小，重复性好。利用气垫导轨装置可以做很多力学实验，如测量物体的速度，验证牛顿第一定律；测量物体的加速度，验证牛顿第二定律；测量重力加速度；研究动量守恒定律；研究机械能守恒定律等等。

一、测量物体的速度，研究牛顿第一运动定律

（这部分内容见教材）

二、测量物体的加速度，研究牛顿第二运动定律

（这部分内容见教材）

三、测量重力加速度

实验目的：

1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。

2、用气垫导轨装置测量本地的重力加速度。

实验仪器：

气垫导轨（QG—1.5mm）、气源（DC—2D）、滑块、垫片、光电门、电脑计数器（MUJ—6B）、游标卡尺（0.02mm）、卷尺（2m）。

实验原理:

先将导轨调节成水平状态，然后再用垫片将导轨垫成倾斜状态。设垫片高度为H，导轨单脚螺丝到双脚螺丝连成的距离为Ｌ，滑块在导轨上所受的粘滞阻力忽略不计，则导轨所受的合外力就是重力的下滑分力，为：。又根据牛顿第二定律，有，即，所以

。

实验时，在Ｈ不变的条件下多测几组，取平均值，则。

实验内容与步骤：

１、将气垫导轨调成水平状态

先粗调（静态调平），后细调（动态调平）。

２、依次在单脚螺丝下垫1块垫片、2块垫片、3块垫片、4块垫片，逐渐改变倾斜高度H，并用卡尺测量H。对于每个H都测4次，取，求。然后比较4个，看它们与本地的公认值的差别，哪一个与公认值相差最小。再由此总结出用气垫导轨测重力加速度时，H值与测量精度的关系，并分析其中的原因。

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气轨导轨上的实验

——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律

一、实验目的

1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。

2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。

3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。

二、实验仪器

气垫导轨(QG-5-1.5m)、气源（DC-2B型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B型)、电子天平（YP1201型）

三、实验原理

1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。

2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大大提高（可以精确到0.01ms），并且可以直接显示出速度和加速度大小。

3、速度的测量

如图，设U型挡光条的宽度为，电脑计数器显示

出来的挡光时间为，则滑块在时间内的平均速度为

； 越小（越小），就越接近该位置的即时速

度。实验使用的挡光条的宽度远小于导轨的长度，故可将

视为滑块经过光电门时的即时速度，即。

4、加速度的测量

将导轨垫成倾斜状，如右图示：两

光电门分别位于和处，测出滑块经

过、处的速度和，以及通过距

离所用的时间，即可求出加速度：

 或

速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。

5、牛顿第二定律得研究

若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，。假定牛顿第二定律成立，有，，将实验测得的和进行比较，计算相对误差。如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为，则验证了牛顿第二定律。（本地g取979.5cm/s²）

6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系

实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。考虑阻力，滑块的动力学方程为，，比较不同倾斜状态下的平均阻力与滑块的平均速度，可以定性得出f与v的关系。

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浙江中医药大学

学生物理实验报告

实验名称       气垫轨上的直线运动      

学  院  信息技术学院  专   业  医院信息工程  班   级   一班    

报告人          学   号                  

同组人                学   号               

同组人                学   号               

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梧州学院学生实验报告

成绩：                  指导教师：               

专业：                 班别：                  实验时间：              

实验人：               学号：                同组实验人：               

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