氣軌上的物理實驗

氣軌上的物理實驗第1頁/共15頁一、實驗儀器簡介氣墊導軌由導軌、滑行器及有關實驗附件組成。利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內腔，空氣再由導軌表面上的小孔中噴出，在導軌表面與滑行器內表面之間形成很薄的氣墊層?；衅骶透≡跉鈮|層上，與軌面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動，極大地減小了由于摩擦力引起的誤差。第2頁/共15頁存儲式數字毫秒計與數字計時器存儲式數字毫秒計與存儲式數字計時器具有存儲功能，可做計時、計數等使用。它還可與J2125型氣墊導軌配合使用，來測量速度、加速度等物理量，并直接顯示實驗的速度和加速度的值。第3頁/共15頁二、實驗目的熟悉氣軌的構造、性能，掌握氣軌的調節(jié)及操作方法。學習在氣軌上測定速度加速度。驗證牛頓第二定律。掌握數字毫秒計，正確記錄數據。第4頁/共15頁三、實驗原理B:完全非彈性碰撞:如果兩個滑塊碰撞后一起以相同的速度運動而不分開，就稱為完全非彈性碰撞。碰撞前后系統(tǒng)的動量守恒，但機械能不守恒。動量守恒定律有A:彈性碰撞:彈性碰撞的特點是碰撞前后系統(tǒng)的動量守恒，機械能也守恒。（1）驗證動量守恒定律第5頁/共15頁盡管像這樣用平均速度代替瞬時速度會產生一定誤差，但只要物體運動速度較大而加速度又不太大，這種誤差也不會太大。物體做直線運動時，其瞬時速度定義為：根據這個定義，瞬時速度實際上是不可能測量的。因為當時，同時有，測量上有具體困難。我們只能取很小的及相應的，用其平均速度來代替瞬時速度，即（2）測量滑塊運動的瞬時速度第6頁/共15頁（3）測量滑塊運動的加速度在實驗中使用的毫秒計只能從0時刻開始計時，運動方程為：第7頁/共15頁

實驗時，讓滑塊由導軌最高端（或某一固定位置）靜止自由下滑，即可測得不同位置S0,S1,S2,．．．．．處各自相應的速度和加速度值，如圖所示。第8頁/共15頁四、實驗內容與操作步驟（一）驗證動量守恒定律A、在彈性碰撞情形下在質量相等（即m1=m2）的兩個滑塊上，分別裝上彈性碰撞器。將滑塊m2置于兩個光電門之間，令其初速度等于零。將滑塊m1放在氣軌任一端，令其運動，經過第一個光電門記錄碰前速度為v10。兩滑塊相碰后，m2滑塊以速度v2向前運動，滑塊m1以速度v1運動，測出兩滑塊碰后運動速度v1和v2。重復（2）步，進行多次測量。列表記錄彈性碰撞前后的各個速度，計算碰撞前后的總動量。驗證動量守恒定律。第9頁/共15頁B、在完全非彈性碰撞情形下（1）在質量相等（即m1=m2）的兩個滑塊上，分別裝上完全非彈性碰撞器（尼龍塔）。（2）將滑塊m2置于兩個光電門之間，令其初速度等于零。將滑塊m1放在氣軌任一端，令其運動，經過第一個光電門記錄碰前速度為v10。兩滑塊相碰后，兩滑塊以相同的速度v向前運動，當m2經過第二個光電門時記錄的速度就是兩滑塊相撞后的速度v。（3）重復（2）步，進行多次測量。（4）列表記錄彈性碰撞前后的各個速度，計算碰撞前后的總動量。（5）驗證動量守恒定律。第10頁/共15頁（二）驗證牛頓第二定律1、測量滑塊在傾斜導軌上作勻加速直線運動時任一位置處的瞬時速度v（1）在傾斜導軌上任一位置處放置一光電門。（2）使滑塊從導軌最高處（或某一固定位置）靜止自由下滑，由存儲式數字毫秒計測出滑塊經過光電門的速度，進行多次測量，取平均值。（3）改變滑塊的位置，再自由釋放，然后重復步驟（2）。2、加速度的測量（1）在傾斜氣軌上任意兩個位置處放置兩個光電門。（2）使滑塊從導軌最高處（或某一固定位置）靜止自由下滑，由存儲式數字毫秒計測出滑塊在兩個光電門之間經過時的加速度a，進行多次測量，取平均值。（3）改變滑塊位置，再自由釋放，然后重復步驟（2）。3、驗證牛頓第二定律第11頁/共15頁五、注意事項1.氣孔不噴氣時，不準將滑行器在導軌上來回滑動。2.每次實驗前,都要把氣軌調到水平位置。包括縱向和橫向水平。否則滑行器就不能順利地滑行。3.氣軌表面不允許有塵土污垢，使用前需用干凈棉花蘸酒精將軌面和滑行器內表面擦凈。4.接通氣源后，須待導軌空腔內氣壓穩(wěn)定、噴氣流量均勻之后，再開始做實驗。

第12頁/共15頁5.導軌與滑行器配合很嚴密，軌面和滑行器內表面有良好的直線度、平面度和光潔度。所以，軌面和滑行器內表面要防止磕碰、劃傷和壓彎。6.在氣墊導軌上做實驗時，配合使用的另附件很多，要注意將零附件放在專用盒里,不要弄亂。尤其各種螺旋彈簧，糾纏在一起后很不容易分開，軟彈簧還容易損壞。輕質滑輪、擋光框以及一些塑料零件，要防止壓彎、變形、折斷。7.不做實驗時,導軌上不準放滑行器和其它東西。第13頁/共15頁六、思考與討論1．用平均速度代替瞬時速度的依據是什么？必須保證哪些實驗條件？2．如果沒有天平，我們是否能用氣軌與存儲式數字毫秒計來測出物體質量？簡述其步驟。3．如果滑塊在運動中受到一定的阻力作用，那么實驗測得的加速度是否為滑塊真實的加速度（在誤差范圍內）？