气轨上的实验——速度、加速度的测量及牛顿第二定律的验证
《大学物理(一)》实验报告验证牛顿第二定律-气垫导轨实验(一)
在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
（1）由 测量加速度
在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为
三、实验器材
气垫导轨、光电计时系统、滑块、砝码、质量块（铁块）等。
四、实验内容
1．调节气垫导轨和光电计时系统
调整气垫导轨水平，达到细调水平要求，即滑块往返一次 。调整光电计时系统处于正常工作状态。具体调节方法请参阅附录一和附录二。
2．验证物体系统总质量不变时加速度与合外力成正比
保证物体系统总质量不变，逐步增加砝码盘中砝码的质量，改变外力5次。每一外力下分别记录滑块经过两个光电门的时间 和 ，重复测量6次。
（4）
实验时固定初位置x0（光电门1的位置），改变不同的末位置x（光电门2的位置），使物体（滑块）从静止开始运动，测出相应的运动时间t，作 关系图线。如果是直线，说明物体作匀加速运动，直线的斜率为 。
以上介绍了3种测量加速度a的方法。具体测量时先把气垫导轨调水平，再使滑块在水平方向受到一恒力的作用，那么滑块的运动就是匀加速直线运动；也可先把气垫导轨调水平，然后将其一端垫高h高度，使气垫导轨倾斜，滑块在倾角为θ的导轨上面下滑，其运动也是匀加速直线运动。
5．掌握验个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物体在Δt时间内的平均速度为 ，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度
在气垫导轨上测加速度的实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除在气垫导轨上测加速度的实验报告篇一：大学物理实验气垫导轨实验报告气轨导轨上的实验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、实验目的1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。
3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。
二、实验仪器气垫导轨(Qg-5-1.5m)、气源（Dc-2b型）、滑块、垫片、电脑计数器(muJ-6b型)、电子天平（Yp1201型）三、实验原理1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。
2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大3v??x?t?x?t4过s1、s离?sa?速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。
5、牛顿第二定律得研究若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，F?mgsin??mg定牛顿第二定律成立，有mgh。
假Lhh?ma理论，a理论?g，将实验测得的a和a理论进LL行比较，计算相对误差。
如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为（本地g取979.5cm/s2）a?a理论，则验证了牛顿第二定律。
6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。
考虑阻力，滑块的动力hh学方程为mg?f?ma，f?mg?ma?m(a理论－a)，比较不同倾斜状态下的LL平均阻力f与滑块的平均速度，可以定性得出f与v 的关系。
四、实验内容与步骤1、将气垫导轨调成水平状态先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s左右的速度（挡光宽度1cm，挡光时间20ms左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：大学物理(一)实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：提交书面实验报告学生姓名：盖克许学号：年级专业层次：网络18春建筑工程技术网络春高起专学习中心：东营直属服务处1提交时间： 2018年 11 月 28日一、实验目的1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。
2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。
4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。
5．掌握验证物理规律的基本实验方法。
二、实验原理1．速度的测量一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。
当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度（1）实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。
但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。
本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
2．加速度的测量在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。
对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
（1）由测量加速度在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为（2）根据式（2）即可计算出滑块的加速度。
（2）由测量加速度设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为（3）根据式（3）也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
大学物理实验报告(验证牛顿第二定律)
中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告学习中心：提交时间：2014 年 6 月 2 日汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。
2.练习测量速度。
计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。
3.练习测量加速度计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。
4.验证牛顿第二定律（1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。
用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。
再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。
（2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。
计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。
在砝码盘上放一个砝码（即g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。
再将四个配重块(每个配重块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。
【数据处理】1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下：由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。
上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对误差：%2.4165165172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。
2、由数据记录表4，可得a 与M 的关系如下：由上图可以看出，a 与1/M 成线性关系，且直线近似过原点。
直线的斜率表示合外力，由上图可得：F=9342gcm/s 2,实际合外力F=10克力=10g*980cm/s 2=9800gcm/s 2，相对误差：%7.4980093429800=-可以认为，合外力不变时，在误差范围内加速度与质量成反比。
【教案】大学物理实验教案(在气垫导轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律)
3.计时器读到0.001ms。
4.数据处理严格按有效数字运算法则进行。结果的验证根据自己的测量数据进行分析。
思考题
1.分析实验情况与实验结果，我们忽略了一些什么力？它们使实验结果偏大还是偏小？
2.如何鉴别气垫导轨已经调平?
参考资料
《大学物理实验》——马靖马宋设施洋主编
大学物理实验教案
实验项目
在气轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律
教学目的
1.熟悉气轨和数字毫秒计的使用方法。
2.测定滑块运动的速度和加速度。
3.验证牛顿第二定律。
实验原理
1.速度大小的测定
要测定物体的速度大小，只需测出通过已知距离△X所需的时间△t即可。本实验是在气垫导轨的滑块上安装一个开口遮光片，使滑块在导轨上运动，并进入设在气轨上某位置的光电门。当开口遮光片的前缘遮蔽光敏管时测时器开始计数，当开口遮光片的后缘再遮蔽光敏管时，测时器停止计数。如图所示，测时器上显示的数字即为开口遮光片移动△X= 距离的时间，由此可算出滑块通过光电门的平均速度大小，其中 为遮光框总宽度， 为遮光框后半部分的宽度。
当△t很小时， 近似等于滑块通过光电门所在点的瞬时速度大小。
2．加速度大小的测定
若滑块受一恒力作用，则它将作匀加速运动，在气轨上S1和S2位置各放置一个光电门。根据上述测定速度大小的方法，分别测出滑块通过两光电门位置时的速度大小V1和V2，那么滑块的加速度大小a为：
(3-1)
3．验证牛顿第二定律
气轨调平后，用一系有砝码盘的涤纶带跨过气垫轴承连接在滑块上，如图所示，若滑块的质量为m1，砝码连同盘的质量为m2，涤纶带张力为
《大学物理实验指导》——丁道滢陈之前主编
气垫导轨实验 探究牛二
二、探究牛顿第二定律【实验目的】1．利用气垫导轨测定速度和加速度。
2．验证牛顿第二定律。
3．了解气垫导轨的构造，掌握它的调平方法。
【仪器简介】气垫导轨导轨表面小孔喷出的压缩空气，使导轨表面与滑行器之间形成一层很薄的“气垫”将滑行器浮起，使运动时的接触摩擦阻力大为减小，从而可以进行一些较为精确的定量研究。
工业上利用气垫技术，还可以减少机械或器件的磨损，延长使用寿命，提高速度和机械效率，所以，气垫技术在机械、纺织、运输等工业生产中得到广泛应用，如气垫船、空气轴承、气垫输送线等。
1．气垫导轨是一种力学实验装置，它主要由空腔导轨、滑行器、气源和光电门装置组成，如图1所示。
导轨是用一根平直、金制成，固定在一根刚性较强的钢梁上。
导轨长为 1.5m ，轨面上均匀分布着孔径为0.6mm 的两排喷气小孔，导轨一端封死，另一端装有进气嘴。
当压缩空气经管道从进气嘴进入腔体后，就从小气孔喷出，托起滑行器，滑行器漂浮的高度，视气流大小及滑行器重量而定。
为了避免碰伤，导轨两端及滑轨上都装有弹射器。
在导轨上装有调节水平用的地脚螺钉。
双脚端的螺钉用来调节轨面两侧线高度，单脚端螺钉用来调节导轨水平。
或者将不同厚度的垫块放在导轨底脚螺钉下，以得到不同的斜度。
导轨一侧固定有毫米刻度的米尺，便于定位光电门位置。
滑轮和砝码用于对滑行器施加外力。
滑行器是导轨上的运动物体，长度为156mm ，也是用铝合金制成，其下表面与导轨的两个侧面精密吻合，根据实验需要，滑行器上可以加装挡光片、加重块、尼龙扣、弹射器等附件。
气源为专用气泵，用气管与导轨连接。
光电计时装置由光电门毫秒计组成。
J0201-CHJ 存储式数字毫秒计采用单片微处理器，程序化控制，可用于各种计时、计数、测速度等，并具备多组实验数据的记忆存储功能。
仪器面板如图2所示。
滑块 图1 气垫导轨1) 数据显示窗口：显示测量数据、光电门故障信息等。
2）单位显示：[s]、[ms]、cm/s]、[cm/s 2]或不显示（计数时不显示单位）。
大学物理实验气垫导轨实验报告
气轨导轨上的实验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、实验目的1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。
3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。
二、实验仪器气垫导轨(QG-5-1.5m)、气源（DC-2B 型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B 型)、电子天平（YP1201型） 三、实验原理1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。
2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的度大小。
3xv t∆=∆； x ∆度。
实验使用的挡光条的宽度远小于导轨的长度，故可将x t ∆∆4过1s 、2s 离s ∆2112v v a t -=速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。
5、牛顿第二定律得研究若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，sin h F mg mgL θ==。
假定牛顿第二定律成立，有h mg ma L =理论，h a g L=理论，将实验测得的a 和a 理论进行比较，计算相对误差。
如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为a a =理论，则验证了牛顿第二定律。
（本地g 取979.5cm/s 2）6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。
考虑阻力，滑块的动力学方程为hmg f ma L -=，()h f mg ma m a a L=-=理论－，比较不同倾斜状态下的平均阻力f 与滑块的平均速度，可以定性得出f 与v 的关系。
四、实验内容与步骤1、将气垫导轨调成水平状态先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s 左右的速度（挡光宽度1cm ，挡光时间20ms 左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。
气轨导轨上的实验物理实验
气轨导轨上的实验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、实验目的1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。
3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。
二、实验仪器气垫导轨(QG-5-1.5m)、气源（DC-2B 型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B型)、电子天平（YP1201型）、标卡尺（0.02mm ）、钢卷尺（2m ）。
三、实验原理1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。
2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大3xv t∆=∆x t ∆∆4过1s 、s 离s ∆a =速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，试演时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。
5、牛顿第二定律得研究若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，sin hF mg mg Lθ==。
假定牛顿第二定律成立，有h mgma L =理论，ha g L=理论，将实验测得的a 和a 理论进行比较，计算相对误差。
如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为a a =理论，则验证了牛顿第二定律。
（本地g 取979.5cm/s 2） 6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。
考虑阻力，滑块的动力学方程为h mg f ma L -=，()hf mg ma m a a L =-=理论－，比较不同倾斜状态下的平均阻力f 与滑块的平均速度，可以定性得出f 与v 的关系。
四、实验内容与步骤1、将气垫导轨调成水平状态先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s 左右的速度（挡光宽度1cm ，挡光时间20ms 左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证中国石油大学,华东,现代远程教育实验报告课程名称:大学物理(一)实验名称:速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验形式:在线模拟+现场实践提交形式:提交书面实验报告学生姓名: 学号: 年级专业层次: 学习中心:提交时间: 年月日一、实验目的1(了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。
2(了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3(掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。
4(从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。
5(掌握验证物理规律的基本实验方法。
二、实验原理1(速度的测量一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx(x~x+Δx)，则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。
当Δt?0时，平均速度的极限值就是t时刻(或x位置)的瞬时速度(1)实际测量中，计时装置不可能记下Δt?0的时间来，因而直接用式(1)测量某点的速度就难以实现。
但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。
本实验中取Δx为定值(约10mm)，用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
2(加速度的测量在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。
对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
(1)由测量加速度在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为(2)根据式(2)即可计算出滑块的加速度。
(2)由测量加速度设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为(3)根据式(3)也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
在气垫导轨上测定滑块的速度和加速度
1．观察匀速直线运动，测量滑块运动的瞬时速度。 2．测量滑块运动的加速度，验证牛顿第二定律。 3. 学习使用气轨和电脑计时器。
「实验仪器〕
气垫导轨及附件，气源，通用电脑计时器，天平。
「实验原理」
要测定物体运动的平均速度，测量物体通过
已测知 得距 在离 已知距x离所需S的的起时点间速度t 则其加速度就可以算出来。即
［实验内容和步骤］
1．调整气垫导轨水平。 打开气源，打开电脑计时仪的电源
开关，轻推滑块，观察挡光片经过两个 光电门的时间t1和t，2 如果两者差值小 于0.5ms,此时滑块基本做匀速运动，导 轨已处于水平状态。否则，需要调节底 脚螺丝，直到导轨处于水平状态。
2．验证牛顿第二定律
（１）把系有砝码托的细线跨过滑轮与滑块相连， 两个光电门置于导轨中部，相距50.00cm。将滑块 移至远离滑轮的一端，使它从静止开始做匀加速 运动，记下通过两个光电门的时间 t1和t2。
就可以了。如果 V1 和终点速度 V2
,
V x t
t 很小； a V22 V12
2S
牛顿第二定律的数学描述是 F= ma
其中，F、m、a都可通过实验测定，并且可 以对它们之间的关系进行定量研究。为简便起 见，把研究过程分为两步：首先使质量m固定， 研究加速度a与外力F之间的线性关系；然后 固定外力F，研究加速度a与质量m之间的反比 关系。
［数据处理］
1．物体质量一定时，加速度与外力成正比。 计算 t1, t2,V1,V2, a ，系统质量 m 以及比较不确
定度。 2. 验证外力一定时，物体的加速度与质量成反比。 计算 t1, t2,V1,V2, a ，表观合外力 F 以及比较不确
定度。 3. 测定匀加速直线运动的加速度。 计算 t1, t2,V1,V2, a ，加速度的比较不确定度。
气轨上的实验——速度、加速度的测量及牛顿第二定律的验证
气轨上的实验——速度、加速度的测量及牛顿第二定律的验证中国石油大学现代远程教育课程实验报告所属教学站：姓名：学号：年级专业层次：学期：实验名称：气轨上的实验——速度、实验时间：加速度的测量及牛顿第二定律的验证小组合作：是? 否? 小组成员：1、实验目的：2、实验设备及材料：3、实验原理：4、实验内容及数据：5．实验数据处理过程：质量不变时加速度与外力成正比的数据记录：S= 1 m =0.01 m 滑块质量= 0.3 kg ,x,ts/次,,1,1,2,2,2mkg/,ts/ vms/vms/ams/ ams/ 1222li ams/数1 0.10 0.1 0.05 0.2 0.015 0.0142 0.01442 0.11 0.09 0.051 0.19 0.015 0.01423 0.11 0.09 0.052 0.19 0.014 0.01424 0.10 0.1 0.051 0.19 0.013 0.01425 0.11 0.09 0.052 0.19 0.014 0.01421 0.12 0.125 0.040 0.33 0.027 0.027 0.0292 0.12 0.125 0.040 0.33 0.0273 0.12 0.125 0.040 0.33 0.0274 0.12 0.125 0.040 0.33 0.0275 0.12 0.125 0.030 0.33 0.0271 0.13 0.077 0.025 0.4 0.077 0.077 0.0752 0.13 0.077 0.025 0.4 0.0773 0.13 0.077 0.025 0.4 0.0774 0.13 0.077 0.025 0.4 0.0775 0.13 0.077 0.025 0.4 0.077,,a=0.0142 =0.0144 实=4.14728827066554E-030. 第一种情况ali 22，，，，a,a,3,，3,理理实实0.0142<=0.0158 所以理论正确,,a第二种 =0.027 =0.029 实=9.14728827066554E-030 ali|0.027-0.029|=0.002<0.0124,,a第三种情况=0.077 =0.075 实=1.14728827066554E-020 ali 0.002<0.0210所以理论正确物体所受外力不变时，加速度与质量成反比的数据记录表：,ts/次,,1,1,2,2,2,ts/Mkg/,,,vms/vms/ams/ams/122liams/ 数1 0.10 0.1 0.05 0.2 0.015 0.0142 0.01442 0.11 0.09 0.051 0.19 0.015 0.01423 0.11 0.09 0.052 0.19 0.014 0.01424 0.10 0.1 0.051 0.19 0.013 0.01425 0.11 0.09 0.052 0.19 0.014 0.01421 0.13 0.135 0.034 0.31 0.0120 0.0123 0.01222 0.12 0.125 0.041 0.33 0.01213 0.12 0.123 0.040 0.32 0.01244 0.12 0.125 0.039 0.33 0.01235 0.12 0.135 0.039 0.34 0.01221 0.13 0.071 0.023 0.41 0.0108 0.0108 0.01052 0.13 0.077 0.025 0.40 0.01083 0.12 0.073 0.023 0.42 0.01084 0.13 0.077 0.025 0.43 0.01085 0.13 0.072 0.025 0.42 0.01086．实验结果的评定及分析：7．问题讨论：问答题答案：1.指的是滑块的质量不变调节气轨水平后，将一定质量的砝码盘通过涤纶带经气轨滑轮与滑块相连。
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
大学物理实验报告-速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证中国石油大学,华东,现代远程教育实验报告课程名称:大学物理(一)实验名称:速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验形式:在线模拟+现场实践提交形式:提交书面实验报告学生姓名: 学号: 年级专业层次: 学习中心:提交时间: 年月日一、实验目的1(了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。
2(了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3(掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。
4(从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。
5(掌握验证物理规律的基本实验方法。
二、实验原理1(速度的测量一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx(x~x+Δx)，则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。
当Δt?0时，平均速度的极限值就是t时刻(或x位置)的瞬时速度(1)实际测量中，计时装置不可能记下Δt?0的时间来，因而直接用式(1)测量某点的速度就难以实现。
但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。
本实验中取Δx为定值(约10mm)，用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
2(加速度的测量在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。
对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
(1)由测量加速度在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为(2)根据式(2)即可计算出滑块的加速度。
(2)由测量加速度设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为(3)根据式(3)也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
《大学物理(一)》实验报告验证牛顿第二定律-气垫导轨实验(一)
同样，实验时保持合外力F=m2g不变，改变系统总质量mi=m1i+m2，即逐次向滑块增加不同重量的质量块，测出系统相应的加速度ai。如果在实验误差允许的范围内式（11）成立，
（11）
则验证了F不变的情况下，a与m成反比。还可以利用上述a和m数据作a～ 关系图，若为直线，则可验证式（10），即a与m成反比。
（2）
根据式（2）即可计算出滑块的加速度。
（2）由 测量加速度
设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为
（3）
根据式（3）也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
（3）由 测量加速度
还可以根据匀加速直线运动加速度a、位移S（S＝x－x0）及运动时间t之间的关系式 测量加速度。据此计算加速度有多种方法，其中一种方法是根据式（4）由作图法求出加速度。
图1 验证牛顿第二定律
调节气垫导轨水平后，将一定质量的砝码盘通过一细线经气垫导轨的滑轮与滑块相连。设滑块部分的质量为 ，滑块本身所受重力为 ，气垫对滑块的漂浮力为N，此二力相平衡，滑块在垂直方向受到的合外力为零。滑块在水平方向上受到细线的拉力，此力为重物作用于细线所产生的张力T，由于气垫导轨和滑块及细线所受的粘滞阻力及空气阻力忽略不计，则有
（6）
式中a为运动系统的加速度，根据式（6）有
（7）
在式（7）中，若令m=m1+m2表示运动物体系统的总质量，F=m2g表示物体系统在运动方向所受的合外力，则式（7）即为式（5）F=ma。根据式（7），验证牛顿第二定律可分为以下两步来完成。
（1）当系统总质量m保持不变时，加速度a应与合外力F成正比，比值为常数，即
如果式（8）和式（10）均被验证，则式（7）即式（5）得到验证，也就是说，验证了牛顿第二定律。
《大学物理(一)》实验报告验证牛顿第二定律-气垫导轨实验(一)
在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
（1）由 测量加速度
在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为
大学物理交时间：2014年12月17日
一、实验目的
1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。
2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。
4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。
三、实验器材
气垫导轨、光电计时系统、滑块、砝码、质量块（铁块）等。
四、实验内容
1．调节气垫导轨和光电计时系统
调整气垫导轨水平，达到细调水平要求，即滑块往返一次 。调整光电计时系统处于正常工作状态。具体调节方法请参阅附录一和附录二。
2．验证物体系统总质量不变时加速度与合外力成正比
保证物体系统总质量不变，逐步增加砝码盘中砝码的质量，改变外力5次。每一外力下分别记录滑块经过两个光电门的时间 和 ，重复测量6次。
3．验证牛顿第二定律
牛顿第二定律所描述的内容，就是一个物体的加速度与其所受合外力成正比，与其本身质量成反比，且加速度的方向与合外力方向相同。数学表述为
F=ma（5）
为了研究牛顿第二定律，考虑如图1所示一个运动物体系统，系统由 （滑块）和 （砝码）两个物体组成，忽略空气阻力及气垫对滑块的粘滞力，不计滑轮和细线的质量等。
如果式（8）和式（10）均被验证，则式（7）即式（5）得到验证，也就是说，验证了牛顿第二定律。
速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证实验报告
中国石油大学（华东）现代远程教育
实验报告
课程名称：大学物理(一)
实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证
实验形式：在线模拟+现场实践
提交形式：在线提交实验报告
学生姓名：学号：
年级专业层次：网络18秋高起专
学习中心：山东烟台正林学习中心
提交时间：2019 年06 月19 日
，
近似代替
）由
）由
）由
间的关系式
关系图线。
如果是直线，说明物体作匀加速运动，直线的斜率为
（滑块）和
，
调整气垫导轨水平，达到细调水平要求，即滑块往返一次每一外力下分别记录滑块经过两个光电门的时间。
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中国石油大学现代远程教育__________________ 课程实验报告所属教学站： 姓 名： 年级专业层次：实验时间：小组合作：是O 否O1、 实验目的：（1）熟悉气轨的构适、性能，掌程气執的调节及捉作方学习在气轨上测定速发、加速度:并验证牛頓第二定禅° C3）孝握数字毫秒计和电脑通用歼数器的使用齐止确记录数2、 实验设备及材料：蛰导轨*滑块、琏码、隕擅块（铁块人光电计时系统零.3、 实验原理：L 連度的测量当物体作宜线运动时,如果在Z 时间内通过的位暮为氏“凰 物体在加时阿内的平均速度芒工等，山越小■平均速康就越接近 于某-时列的实际遠度*当&亠0时,平均逮度的极限值就是某时 刻（或该位宜）的瞬时越度】耳 F JLBI= -^―但实际测塑申’计时装宜不可能记下扣f 0的时间来，因而用 此式直接测得理度就睢以实现牛只賈X 很糰JS 对应的短时间 3就能以薯逼近篇*本实验取心为定（a<^10min ）t 用光电if 时器测出&瞒后灯算出阳即“=憲. 缶射速度的測壷0）由也衣巩十型猖出in 連度凹.学 号： 学 期：实验名称：气轨上的实验一一速度、加速度的测量及牛顿第二定律的验证 小组成员:(1)由—得出加速度a®在气轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门的速度分别为s、s,经过两个光电门之间的时间为如，则有式(5-33儿(5-33)(2)由U2=V?H-2<ZJ得岀加速度a.式中5.5为滑块经过两个光电门的速度u悬两个光电门之间距离•加速度如式(5«34)所示，(5-34)⑶由s=So+u】c+ 討' (5-35)得出加速度S由式(5・35)测就加速度s其公式自行椎导。
可由作图法求s 由式(5-35)可得式(5-36>：$ — % =(引 + ytfOf= s + ^rat(5・36)t z作出〒9_f图，如果尼直线，说明物体作匀加速运动，直线的斜率为寺a・以上介绍了3种测疑加邃度a的方法.具体测就时先把气轨调加平，使滑块在水平方向受一恒力的作用，那么滑块的运动为匀加速运动.也可先将气轨调水平，然后将一端垫高为乩便导轨倾斜，滑块在倾角为0的导轨下滑,其运动也是匀加速运动・3.脸证牛顿第二定律方法一;实捡装畫如图5-39所示，当质屍为m的滑块，在倾斜度为0的气轨上下滑时，若忽略滑块和导轨之间空气层的粘滞阻力，其公式为，加沪in 9=ma3.验证牛瞰弟二定律方法一】实验装置如图5-39折示，当质■&为m的滑块，在倾斜度为0的气轨上下滑时，若忽略滑块和导轨之间空气层的粘滞阻力，其公式为，mgsin 6=ma当导轨的傾斜度较小时力£sin & «：枷g乎那么"一 2刊a a=g工式中M是垫块的髙度忆是两端底脚螺钉间的距离.加眾材物体在气轨上向下滑的距离取为定值$，改变垫块的高度为居/”…，儿,每次均从同一顶端下滑■测出初速5和耒速 S，即可求出sin 0逹与加連度创之间为直线关系，说明加速度与外力(mgsin 0)成正比。
方法二:在水平气轨上放一的滑块，用尼龙线通过滑轮与祛码枷2相连，实验装査如图5-40所示。
若忽略导轨与滑轮之间及滑轮轴的摩擦力，不计滑轮质最且线不伸长，根据牛顿第二定律有式(5-37)：(5-37)图5・40滑块左水平9轨上的运动式中的巾+加2楚运动物体系统的总质量;gg是物体系统在运动方向所受的合外力。
若令；F = M =式(5・37)可以写成，a== M (5"38)由式(5-38)可以看岀，当保持M不变时4与P成正比；当保持F 不变时虫与M成反比.实验时，在保持系统质量不变的情况下，改变F，即改变祛码盘中畦码的质星，使运动方向所受合外力为&、码•・・・・・，并利用式 (5-34)测出勺、血……。
若在谀遽允许的范囤内，滿足£ =夕：……，便验证了系统质址不变的悄况下"与F成正比•还可以利用上述 a和F 的数据作图，若a-F图为宜线，式(5-38)14到脸芯同样，保持F不变,逐次向滑块增加不同逐曲的质贰块•实验系统质虽改变为M；・M ；，••…，并分别测出加速度4、a； ......... •若在谋差允许的范帼内•满足M；d严M； a；……，便验证了合外力不变时皿与M成反比。
若用作图法验证此关系，可以作水与寺的关蔡曲线'若/一古揃直线*式出七时得到验证“4-利断理论与实验是否相符验证性实验，必烦计算理论值丫凰与实验值比校才有意义*若符含公式T-卷 I W + <3^）s说明理论否则•未被验证，应査出原因口W%AH3陀円就是牛允许的课差范围.4、实验内容及数据：彳宾姙用JR ><1）调节气垫导轨水半辰光电1+时系址处在疫用狀态C仪器岡节及使用方法才请认真圜读附录儿验证当基统质億不变时•加速度与所受外力成正比口把磁码放在滑块上■把系有磁码盘的尼撼线，通过气垫滑轮与懵块相痙9赭滑块移至远离滑轮一端■放开后，潸快从静止开始作匀加建运功.分别i己下滑块经过两①光电门的时冋山“&站奠复&吹，计葬力口速度值■（35分两次从滑块上取111袪码放进怯码盘里，改变巧重复步<4）騷证当衆统所受外力不变时，系统的加速度与质fit成反比0保持舷码盘中的磁码不变「先后将庾更块加在滑块上，恆其駅量分别为M……，测出相应时间心“上…计算加速度值■且验证A/》；=AJ N；……=恒"ft5 •实验数据处理过程：质量不变时加速度与外力成正比的数据记录：S= 1 m x =0.01 m 滑块质量=0.3 kg0.0142<=0.0158a li =0.029实=9.14728827066554E-030|0.027-0.029|=0.002<0.0124第三种情况 a =0.077a H =0.075 实=1.14728827066554E-0200.002<0.0210所以理论正确物体所受外力不变时，加速度与质量成反比的数据记录表：M / kg次 数 t /sV | / ms 1t 2 / s v 2 / ms 1 a / ms2a/ms2/ 2 a li/ ms1 0.100.10.050.2 0.015 0.0142 0.01440.110.09 n 0.051 0.19 0.015 0.01423 0.110.09 0.052 0.19 0.014 0.01424 0.100.1 0.051 0.19 0.013 0.01420.110.09 d 0.052 0.19 0.014 0.01421 0.130.135 0.034 0.31 0.01200.01230.01222 0.120.125 0.041 0.33 0.0121)0.12 0.123 d 0.040 0.32 0.01244 0.12 0.125 0.039 0.33 0.01235 0.120.135 0.039 0.34 0.0122p0.13 0.071 H 0.023 0.41 0.01080.0108 [0.01052 0.13 0.077 0.025 0.40 0.01083 0.120.073 0.023 0.42 0.01080.130.077 n 0.025 0.43 0.01085 0.13 0.0720.0250.420.01086 •实验结果的评定及分析:7 •问题讨论:5 0.12 0.125 0.030 0.33 0.0271「0.13 0.077 0.025 ： 0.4 0.077 :0.077:0.0752 0.13 0.077 0.025 0.4 0.0773 0.13 0.077 0.025 0.4 0.0774 0.13 0.077 0.025 1 0.40.07750.130.0770.0250.40.077第一种情况a =0.0142a li =0.0144实=4.14728827066554E-030.第二种 a =0.027 a 理 a实所以理论正确思老题b在验il窘质量不变时（方法二人粉体加速度与合处力吐正比时，这个不变的质壹指的是什么？在实验中怎样保持它不变？2,在实骚中，若气轨未调节到水平状态'对所測的住值常何彩嘖I?3・从本实验求瞬时速度的方法中•张何休会驛时速度是平均速度的扱限值？4・实騒时，如杲皇码盘在不断見动「对实瑕是否会有君响？为什么？问答题答案：1.指的是滑块的质量不变调节气轨水平后，将一定质量的砝码盘通过涤纶带经气轨滑轮与滑块相连。
设滑块的质量为m,，滑块本身所受重力为m,g，气垫对滑块的漂浮力为P,此二力相平衡，滑块在垂直方向受到的合外力为零。
2.会使测得的值偏大（若起始端高于终端时）。
反之，则偏小x3.V im 但是在实际测量中，记时装置不可能记t 由上式得速度为极限值，下t T 0的时间，因而用此式直接测得速度是难以实现的。
由于在水平气轨上运动的滑块所受合外力为零，因此在比较小的X范围内滑块的速度变化不大，所以在一定的误差范围内可以把V看作是滑块在某一点处的瞬时速度。
4.会有影响8.指导老师评语及得分：指导老师签名：年月日备注：以上各部分空白处大小可根据所要填写的实验内容自行调整。