气垫导轨上的直线运动

大学物理实验教案二、实验原理１．速度测量在滑块上装一窄的凹形挡光片，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光片将遮住照在光电元件上的光。因为挡光片的宽度是一定的，遮光时间的长短与物体通过光电门的速度成反比。要测量滑块的平均速度，只需测出挡光片的有效宽度和遮光时间，根据平均速度的公式，就可算出滑块通过光电门的平均速度，即（2-1）式中－滑块通过光电门的平均速度，－挡光片的有效宽度，－遮光时间由于比较小，在范围内滑块的速度变化也较小，故可以把看成是滑块经过光电门的瞬时速度。２．加速度的测量将系有重物（砝码盘、砝码）的细线经气轨一端的滑轮，与装有凹形挡光片的滑块相连，滑块作匀加速运动。在气轨中间选一段距离，并在两端设置两个光电门，测出滑块通过两端的始末速度和，则滑块的加速度（2-2）3．验证牛顿第二定律气轨调平后，用一系有码盘的细线跨过滑轮，若滑块的质量为，砝码盘与盘中砝码质量为，细线张力为T，则有(2-3)(2-4)(2-3)、(2-4)解得令，则有(2-5)当物体质量一定时，常量。当物体所受合外力不变时，常量。三、实验内容１．通气检查，将两光电门固定（距两端约40cm处），滑块上固定挡光板、缓冲弹簧，打开计时仪（转换—ms，功能—）。２．导轨调水平1）静态调平纵向水平调节支脚螺丝，横向水平调节支点螺钉，直至滑块在实验段内保持不动，或稍有滑动，但不总是向一个方向滑动，即认为已基本调平。2）动态调平使滑块从导轨一端向另一端运动，先后通过两个光电门，在计时仪上记下通过两个光电门所用的时间，调节支点螺钉使通过两个光电门的时间近似相等，当通过两个光电门时间在100～150ms时，只要经过后一个光电门时间比前一个不大于３ms，此时可视为导轨调平。３．测量速度向左轻推滑块、向右稍用力推滑块，分别记下滑块上的挡光片经过两个光电门的时间和。量出挡光片的宽度，按式（2-l）算出速度和，填表2-l。４．测加速度将系有砝码盘的细线通过滑轮与滑块相联，两个光电门的间距S分别设置为40cm、50cm、60cm，把滑块移至远离轴承的一端释放，记下滑块通过两个光电门的时间和。由式（2-1）与（2-2）计算加速度的数值，填表2-2。5．验证牛顿第二定律1）验证物体质量不变时，物体的加速度与所受外力成正比在滑块上放两砝码（每个砝码的质量约为5.00g）,按步骤４进行测量，再分两次从滑块上将两个砝码移至砝码盘中，将测量结果填入表2-3。2）验证当物体所受的外力不变时，其加速度与自身的质量成反比保持砝码盘与砝码的总质量（约为10.00g）不变，改变滑块的质量，重复步骤４，将测量结果填入表2四、根据四个表格的数据分析得出结论。实验数据参考表2-1滑块在气轨上作匀速直线运动=cm次数滑块向左运动滑块向右运动/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s)/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s)12表2-2验证恒定质量的物体在恒力作用下作匀加速运动=cmg次数=40.00cm=50.00cm=60.00cm/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s2)/(s)/(s)/(cm/s2)/(cm/s)/(cm/s2)/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s2)12表2-3验证物体质量不变时，物体的加速度与所受外力成正比=cm, =cm,g次数=g=g=g/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s2)/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s2)/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s2)12表2-4验证物体所受外力不变时，物体的加速度与质量成反比=cm, =cm,g,