氣墊導(dǎo)軌上的直線運動

大學(xué)物理實驗教案二、實驗原理１．速度測量在滑塊上裝一窄的凹形擋光片，當(dāng)滑塊經(jīng)過設(shè)在某位置上的光電門時，擋光片將遮住照在光電元件上的光。因為擋光片的寬度是一定的，遮光時間的長短與物體通過光電門的速度成反比。要測量滑塊的平均速度，只需測出擋光片的有效寬度和遮光時間，根據(jù)平均速度的公式，就可算出滑塊通過光電門的平均速度，即（2-1）式中－滑塊通過光電門的平均速度，－擋光片的有效寬度，－遮光時間由于比較小，在范圍內(nèi)滑塊的速度變化也較小，故可以把看成是滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度。２．加速度的測量將系有重物（砝碼盤、砝碼）的細(xì)線經(jīng)氣軌一端的滑輪，與裝有凹形擋光片的滑塊相連，滑塊作勻加速運動。在氣軌中間選一段距離，并在兩端設(shè)置兩個光電門，測出滑塊通過兩端的始末速度和，則滑塊的加速度（2-2）3．驗證牛頓第二定律氣軌調(diào)平后，用一系有碼盤的細(xì)線跨過滑輪，若滑塊的質(zhì)量為，砝碼盤與盤中砝碼質(zhì)量為，細(xì)線張力為T，則有(2-3)(2-4)(2-3)、(2-4)解得令，則有(2-5)當(dāng)物體質(zhì)量一定時，常量。當(dāng)物體所受合外力不變時，常量。三、實驗內(nèi)容１．通氣檢查，將兩光電門固定（距兩端約40cm處），滑塊上固定擋光板、緩沖彈簧，打開計時儀（轉(zhuǎn)換—ms，功能—）。２．導(dǎo)軌調(diào)水平1）靜態(tài)調(diào)平縱向水平調(diào)節(jié)支腳螺絲，橫向水平調(diào)節(jié)支點螺釘，直至滑塊在實驗段內(nèi)保持不動，或稍有滑動，但不總是向一個方向滑動，即認(rèn)為已基本調(diào)平。2）動態(tài)調(diào)平使滑塊從導(dǎo)軌一端向另一端運動，先后通過兩個光電門，在計時儀上記下通過兩個光電門所用的時間，調(diào)節(jié)支點螺釘使通過兩個光電門的時間近似相等，當(dāng)通過兩個光電門時間在100～150ms時，只要經(jīng)過后一個光電門時間比前一個不大于３ms，此時可視為導(dǎo)軌調(diào)平。３．測量速度向左輕推滑塊、向右稍用力推滑塊，分別記下滑塊上的擋光片經(jīng)過兩個光電門的時間和。量出擋光片的寬度，按式（2-l）算出速度和，填表2-l。４．測加速度將系有砝碼盤的細(xì)線通過滑輪與滑塊相聯(lián)，兩個光電門的間距S分別設(shè)置為40cm、50cm、60cm，把滑塊移至遠(yuǎn)離軸承的一端釋放，記下滑塊通過兩個光電門的時間和。由式（2-1）與（2-2）計算加速度的數(shù)值，填表2-2。5．驗證牛頓第二定律1）驗證物體質(zhì)量不變時，物體的加速度與所受外力成正比在滑塊上放兩砝碼（每個砝碼的質(zhì)量約為5.00g）,按步驟４進(jìn)行測量，再分兩次從滑塊上將兩個砝碼移至砝碼盤中，將測量結(jié)果填入表2-3。2）驗證當(dāng)物體所受的外力不變時，其加速度與自身的質(zhì)量成反比保持砝碼盤與砝碼的總質(zhì)量（約為10.00g）不變，改變滑塊的質(zhì)量，重復(fù)步驟４，將測量結(jié)果填入表2四、根據(jù)四個表格的數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論。實驗數(shù)據(jù)參考表2-1滑塊在氣軌上作勻速直線運動=cm次數(shù)滑塊向左運動滑塊向右運動/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s)/(s)/(s)/(cm/s)/(cm/s)/(cm/s)12表2-2驗證恒定質(zhì)量的物體在恒力作用下作勻加速運動=cmg次數(shù)=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驗證物體質(zhì)量不變時，物體的加速度與所受外力成正比=cm, =cm,g次數(shù)=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驗證物體所受外力不變時，物體的加速度與質(zhì)量成反比=cm, =cm,g,