气垫导轨实验

气垫导轨实验

气垫导轨实验

气垫上的直线运动

实验目的：

1、了解和熟悉本实验软件

2、运用本软件测量瞬时速度，研究斜面上的匀加速直线运动 3、运用本软件验证牛顿第二定律

实验仪器：

微机，《大学物理仿真实验》软件（第二部分，中科大）

实验原理：

1、瞬时速度的测量

v?

ds?s?

dt?t

?s：U型挡光片两次挡光的距离间隔，为1厘米。 ?t：数字毫秒计读数，单位毫秒。

2、滑块在倾斜导轨上的运动

滑块在斜面上所受合外力如图所示： mgsin??ma

a?gsin?

斜面倾角不变时，加速度为一常数。

tg??

1.5cm60cm

?v0?0 vt?at

s?

12at22 v?2as

v2a?

2s 得：

g?

斜面加速度测得后，可计算得重力加速度为：测得数据自动填入如下表格：

a

sin?

以上数据处理可用图线法或最小二乘法。

3、验证牛顿第二定律

F合?M总a

本实验把整个系统作为一个研究对象，过程中保持M总不变。

M总?MS?me?整盒砝码?砝码托盘?450.0?0.3?10.0?1.0 （克）

整个系统如图所示：

实验过程中数据自动填入如下表格：

以上数据处理也可用图线法或最小二乘法。

实验内容与步骤：

1、加速度测量

（1）、启动微机，运行本实验软件，进入相应实验界面，在主界面上按下鼠标右键，选择实验项目并进行有关预习。在预习的'基础上进行以下操作。

（2）、气垫导轨的调平与数字毫秒计的使用

静态法调平：调节导轨的纵向水双支角螺丝，横向水平单支脚螺丝，直到滑块在导轨任何位置都能保持不动或做极缓的来回滑动为止。

动态法调平：让滑块以初速度

v0先后通过两个相距60厘米的光电门，若滑块通过两个

光电门所用的时间差小于1毫秒，便可认为导轨已调平。

数字毫秒计的计时方式选B档，使用U型挡光片，此两项内容均为默认设置。 （3）、通过物体在斜面上的匀加速直线运动测a与g。

①、进行本部分实验内容时，单支脚一端自动加一垫块，厚1.5厘米，两端支脚间距60厘米。

②、光电门一个，距离最右端40厘米（图示没有画出）。

③、使滑块以零初速度从左距光电门20厘米处自由下滑，计时器自动记下所显示的挡光间隔?t，重复本操作3次，以上数据自动填入实验界面上所显示的数据表格，此时：

vt?

?s

?t 。

④、改变s取值，分别取30、40、50、60厘米，重复上一项测量，采用最小二乘法处

理数据。

2、验证牛顿第二定律

⑴、实验装置及实验条件软件本身已设置好。

⑵、把砝码盒中的四个砝码1g、2g、2g、5g（合计10g），都放在滑块上（初始状态）。注意：本处实验程序界面有误，界面上显示滑块上没有砝码也应作如上理解，即作为有砝码理解。

⑶、实验过程中，保持滑块上的挡光片至右侧光电门的距离s不变，一般取60厘米。 ⑷、让滑块在托盘所受重力提供的拉力下做第一次初速度为零的匀加速直线运动，重复3次，数据将自动填入表格。

⑸、从滑块上取下一个2g砝码（即从砝码盒里单击一个2g砝码），砝码自动进入砝码托盘，重复上一实验步骤。

⑹、分别组合取下2g、4g、6g、8g、10g砝码，放入托盘（托盘上没有的砝码应理解为在滑块上），重复⑷的步骤，直至测量数据填满表格，最后可对数据进行手工处理或直接记录数据。