氣墊上的直線運動實驗報告

1、基礎(chǔ)物理實驗報告學(xué)院： 專業(yè)： 20 年月 日實驗名稱氣墊上的直線運動姓 名年級/班級學(xué) 號一、實驗?zāi)康?四、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)二、實驗原理 五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）三、實驗設(shè)備及工具 六、實驗結(jié)果分析（實驗現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論）一：實驗?zāi)康?本實驗的目的是利用氣墊技術(shù)精確的測定物體的平均速度、瞬時速度、加速度以及當?shù)氐闹亓铀俣?，通過物體沿斜面自由下滑運動來研究勻變速運動的規(guī)律和驗證牛頓第二定律。二：實驗原理1平均速度和瞬時速度的測量做直線運動的物體在時間內(nèi)的位移為，則物體在時間內(nèi)的平均速度為當時，平均速度趨近于一個極限，即物體在該點的瞬時速度。我們用v來表示瞬時

2、速度，實驗上直接用上式測量某點的瞬時速度是很困難的，一般在一定誤差范圍內(nèi)，用極短的內(nèi)的平均速度代替瞬時速度。2 勻速直線運動若滑塊受一個恒力，它將做勻變速直線運動，可采用在導(dǎo)軌一端加一滑輪，通過滑輪旋掛一個重物在滑塊上，也可以把氣墊導(dǎo)軌一端墊高成一斜面來實現(xiàn)。采用前者可改變外力，不但可測得加速度，還可以驗證牛頓第二定律。采用后者，因在測量過程中受外界干擾較小，測量誤差較小，在測量加速度的基礎(chǔ)上，還可以測量當?shù)氐闹亓铀俣取蜃兯龠\動方程如下： 在斜面上物體從同一位置由靜止開始下滑，若測得不同位置處的速度為，相應(yīng)的時間為，以t為橫坐標，v為縱坐標作v-t圖，如果圖線是一條直線，證明物體作勻加速直

3、線運動，圖線的斜率為加速度a,截距為。同樣把對應(yīng)處的測出，作圖和圖，若圖線是直線，則物體作勻加速直線運動，斜率分別為a/2和a，截距分別為和。3 重力加速度的測定如圖1所時，h為墊塊的高度，l為斜面長，滑塊沿斜面下滑的加速度為 圖1 導(dǎo)軌墊起的斜面4 驗證牛頓第二定律設(shè)運動物體的總質(zhì)量為m，作用力為f，假設(shè)其他耗散力如摩擦力、空氣阻力、氣墊粘滯力可忽略不計，這時牛頓第二定律可表示為： 若保持不變m，改變，應(yīng)為一常量，即f增大，a同時增大；f減小，a同時減小。若保持f不變，改變m，則ma應(yīng)為一常量，即增加m， a即減小。因此，只要在實驗中滿足上述條件，即可驗證牛頓。三、實驗設(shè)備及工具 氣軌、氣源

4、、滑塊、擋光片、光電門、游標卡尺、米尺和光電計時裝置等。四、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù) 1 勻變速運動中速度與加速度的測量（1）先將氣墊導(dǎo)軌調(diào)平，然后在一端單腳螺絲下置一墊塊，使導(dǎo)軌成一斜面。（2）在滑塊上裝上u型擋光片，在導(dǎo)軌上置好光電門，打開計時裝置。（3）使滑塊從距光電門s=20.0cm處自然下滑，做初速度為零的勻加速運動，記下?lián)豕鈺r間，重復(fù)三次。（4）改變s，重復(fù)上述測量。（5）測量，墊塊高d及斜面長l。（6）用最小二乘法對進行直線擬合，并求出標準誤差。（7）用坐標紙作曲線，求a，與最小二乘法所得結(jié)果進行比較，并計算g。2 驗證牛頓第二定律將墊塊取出，時導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)。用細線將砝碼盤通過滑輪

5、與滑塊相連。若滑塊質(zhì)量為，砝碼盤和盤中砝碼的質(zhì)量為，滑輪等效質(zhì)量（約為0.30g），砝碼盤、盤中砝碼和滑塊上的砝碼的總質(zhì)量為m，則此時牛頓第二定律方程為： 改變，使分別為2.00g，4.00g，6.00g，8.00g，10.00g時（每次剩余砝碼要放在滑塊上），測量在不同力的作用下，通過光電門的瞬時速度，再由，求出。作曲線，由斜率求出物體的總質(zhì)量。原始數(shù)據(jù)： 驗證牛頓第二定律 s=60.00cm ms=450.0g me=0.30g0.00+1.0046.646.546.52.00+1.0025.625.725.64.00+1.0018.918.918.96.00+1.0015.115.115

6、.28.00+1.0012.712.712.710.00+1.0010.610.610.6測量加速度： d=15mcm l=60cm20.00100.8100.8100.740.0030.0082.382.282.260.0040.0071.271.171.180.0050.0063.763.663.6100.0060.0058.158.058.0120.00五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果驗證牛頓第二定律所測得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)計算以后，得如下結(jié)果： s=60.00cm ms=450.0g me=0.30g0.00+1.0046.646.546.546.53.82.00+1.0025.625.725.625

7、.612.74.00+1.0018.918.918.918.923.36.00+1.0015.115.115.215.136.48.00+1.0012.712.712.712.751.910.00+1.0010.610.610.610.673.7作圖為： 由上圖可計算得：總質(zhì)量為：1.16kg測量加速度所得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)計算處理后得： d=15mcm l=60cm20.00100.8100.8100.7100.840.0098.530.0082.382.282.282.260.00147.940.0071.271.171.171.180.00197.650.0063.763.663.663.6100.00247.060.0058.158.058.058.0120.00296.9圖像為： 由計算得：a=2.48;由計算得：g=9.92。六、實驗結(jié)果分析 實驗結(jié)果中存在一定的誤差，此誤差是摩擦阻力等因素必然引起的系統(tǒng)誤差，在測量過程中個人操作也是引起誤差的主要原因