气垫导轨测重力加速度 大学物理实验
气垫导轨测重力加速度实验报告
琼州学院
学生综合性（设计性）实验报告
实验课程名称气垫导轨测重力加速度
指导老师及职称何仲
姓名叶佩玲学号********
专业物理学班级12物理
开课学期至学年学期上课时间年月日至年月日
一、实验方案
3、实验内容及注意事项：
实验原理：物体作直线运动时，如果在△t时间间隔内，通过的位移为△x，则物体在△t的时间间隔内的平均速度V为：
（1）当△t趋近于零时，平均速度的极限值就是该时刻（或是该位置）的瞬时速度。当滑块在气垫导轨上运动时，通过测量滑块上的档光板经过光电门的档光时间△t和测量档光板的宽度△x。即可求出滑块在△t时间内的平均速度v。由于档光板宽度比较窄，可以把平均速度近似地看成滑块通过光电门的瞬时速度。档光板愈窄，相应的△t就愈小，平均速度就更为准确地反映滑块在经过光电门位置时的瞬时速度。
在水平的气轨上的滑块，如果受到水平方向的恒力作用，则滑块在气轨上作匀加速度运动，分别测量滑块通过两个光电门时的初速度V1和末速度V2，并测出两个光电门的间距S，则滑块的加速度a为：
在水平的气轨的倾斜度调节螺丝下面，垫进垫块。使导轨倾斜，滑块在斜面上所受的合力为mgSinα是一个常量，因此，滑块作加速度直线运动，即：
（3）式中L为导轨地脚螺丝间的距离，h为垫块的厚度。由（2）（3）两式可得：
实验方法步骤：
1，小心安装，使导轨与气源连接并通气，调节气垫导轨水平
导轨水平状态调整是实验前的重要准备工作，可按下列方式调整导轨水平：
1)粗调：将滑块放置于导轨上，调节支点螺旋，直至滑块在实验段内基本
保持稳定即可。
2)细调：轻轻推动滑块，给它一个适当的初速，观察经过两光电门G1 G2
在气垫导轨上测量速度和加速度实验讲义
在气垫导轨上测量速度和加速度
气垫导轨为力学实验提供了一维几乎无摩擦的系统。在气垫导轨上可以研究运动体的一维运动、碰撞及振动等。本实验采用气垫导轨验证匀加速直线运动的公式和牛顿第一定律。
【预习提示】
1. 在使用气垫导轨前，要首先将导轨调至水平状态，实验中如何将导轨调至水平？
2. 实验中采用光电计时器是如何工作的，它是如何获得滑块滑过某点的瞬时速度的？
【实验目的】
1. 设计实验方案，验证匀加速直线运动的三个基本公式。
2. 设计实验方案，利用直线外推法验证牛顿第一定律。
3. 学会光电计时器的使用方法，能够用光电计时器测量时间、速度和加速度。
【实验原理】
将已调水平的气垫导轨的一端垫上垫块，便得到一个较为理想的平直光滑斜面。忽略空气摩擦阻尼，运动物体滑块在重力沿斜面的分力作用下作匀加速直线运动。这种具有恒定加速度的运动有三个熟知的基本公式：
v =v 0+at （1）
s =v 0t +12at 2 （2） v 2=v 02+2as （3） 式中v 0、v 分别为物体在0t =和t 时刻的瞬时速度，s 为物体在t 时间内运动的距离，a 即为物体的加速度。
由牛顿第二定律可知，这时加速度a 和重力加速度g 之间关系应当为
a =gsinθ=g ℎL （4） 式中θ为导轨的倾角，h 为导轨调平后一端垫高的高度，即垫块的厚度，L 为斜面的长度，即两端底脚螺丝之间的距离。
实验中用直线图解法求加速度。如图1所示，设运动物体滑块每次均从P 处静止开始下滑，测得数据()()()112233,,,s v s v s v 、、、，根据（3）式，以s 为横坐标，v 2为纵坐标，作v 2~s
实验2气垫导轨上测滑块的速度和加速度（可编辑）
实验2 气垫导轨上测滑块的速度和加速度气垫导轨是一种摩擦阻力极小的力学实验装置。它是利用气源将压缩空气注入导轨型空腔,再由导轨表面上的小孔喷出气流,在导轨与滑块之间形成很薄的空气膜(或称气垫),将滑块浮起,使滑块能在导轨上作近似无阻力的直线运动,极大地减少了以往在力学实验中由于摩擦而出现的较大误差,使实验现象更加真实、直观,易为学生接受。
利用气垫导轨可以观察和研究在近似无阻力的情况下物体的各种直线运动规律。它与各种型号的微电脑计时器及小型气源配套使用,可以测定滑行物体的速度、加速度,验证牛顿第二定律,验证完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞条件下动量守恒定律,还可以进行简谐振动的研究等。
【实验目的】
1.学会使用气垫导轨和计时计数测速仪;
2.观察匀速直线运动,测量滑块的运动速度;
3.通过测量滑块的加速度,验证牛顿第二定律。
【实验原理】
1.速度的测量
一个在水平气轨上自由飘浮的滑块,它所受的合外力为零,因此,滑块在气轨上可以静止,或以一定速度作匀速直线运动。在滑块上装一窄的凹形挡光片,当滑块经过设在某位置上的光电门时,则挡光片将遮住照在光电元件上的光。因为挡光片的宽度是一定的,遮光时间的长短与物体通过光电门的速度成反比。测出挡光片的有效宽度(如图Ⅱ-2-1所示)和遮光时间,根据平均速度的公式,就可
算出滑块通过光电门的平均速度,即 (Ⅱ-2-1)
图Ⅱ-2-1 挡光片示意图
式中-滑块通过光电门的平均速度;-挡光片的有效宽度;-遮光时间。
由于比较小,在范围内滑块的速度变化也较小,故可以把看成是滑块经过光电门的瞬时速度。同样还可看出,如果愈小(相应的挡光片也愈窄),则平均速度愈准确地反映在该位置上滑块运动的瞬时速度。
大一下物理实验【实验报告】 用气垫导轨研究物体的运动
东南大学
物理实验报告
姓名学号指导老师
日期座位号报告成绩
实验名称用气垫导轨研究物体的运动
目录
预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)
实验仪器 (2)
实验中的主要工作 (2)
预习中遇到的问题及思考 (3)
实验原始数据记录 (4)
实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………
实验目的：
1、了解气垫导轨的工作原理
2、掌握利用气垫导轨测量运动物体的加速度和重力加速度
3、验证牛顿第二运动定律
实验仪器（包括仪器型号）：
仪器名称型号规格生产厂家仪器编号
气垫导轨和附件
MUJ-6B电脑通
MUJ-6B
用计数器
天平
试验中的主要工作：
实验一：1、练习通用计数器的基本使用
2、调平气垫导轨：
①粗调:在导轨中部相隔50cm放置两个光电门，接通气源确定导轨通气良好，然后调节导轨的调平螺钉，使滑块在导轨上保持不动或稍微左右摆动。
②细调: 设置计数器在S2功能，给滑块一个适当的初速度，观察滑块经过前后光电门的时间t1，t2，仔细调节调平螺钉，使t1 略小于t2即可。
实验二：1、打开MUJ-6B电脑通用计数器，选择加速度功能，设
置挡光片宽度值
2、安置光电门A和B，取S=|X B-X A|=50.0cm，在滑块上安装挡光片和小钩套，打开气源，调整导轨水平
《气垫导轨实验》word版
气 垫 导 轨 实 验
【实验目的】
1．掌握气垫导轨的水平调整和数字记时器的使用。
2．利用气垫导轨测滑块运动的速度和加速度。
3．验证牛顿第二定律。 4．测定重力加速度。
【实验原理】
1．速度的测定
物体作一维运动时，平均速度表示为：
t x v ΔΔ
(3－1)
(3－2)
很小的x ∆，用其平均速度近似地代替瞬时速度。
2．加速度的测定
当滑块作匀加速直线运动时，其加速度
a 可用下式求得
)(21221
22
x x v
v a --=
(3－3)
3．验证牛顿第二定律 动力学方程：
⎩
⎨⎧==-Ma T ma T mg (3－4)
解方程组（3－4），得系统所受合外力F 为：
a m M mg F )(+==(3－5)
不同外力
F
下滑块的加速度值a ，作
F a -曲线，若所绘制的F a -图为过原点的
m
图－验证牛顿第二定律
3 2
直线，其平均斜率近似为)(1m M +，即可验证：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比。
改变滑块的质量，测量一组不同质量下的
滑块的加速度值a ，作)(1m M a +-曲线，若所
绘制的)(1m M a +-图为过原点的直线，即可验证：物体所获得的加速度的与物体的质量成反比。
【实验内容】
1．气垫导轨的水平调节静态调节法： 2．测定速度 3．测定加速度 4．验证牛顿第二定律
5．在倾斜的气轨上测定重力加速度
重力加速度沿导轨方向的分量
L h g g a x /sin ⋅≈⋅=θ(3－6)
h
L
a g x ⋅=
(3－7)
【数据与结果】
1．测滑块系统的加速度与验证牛顿第二定律
2．在倾斜气垫导轨上测重力加速度
验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)
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：验证牛顿第二定律――气垫导轨
实验（一）
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
实验3 在气垫导轨上测加速度
实验3 在气垫导轨上测加速度
在物理实验中，由于摩擦的存在，使某些力学实验结果的误差很大，甚至使有些实验无法进行。气垫导轨是一种阻力极小的力学实验装置。是一个长1.5m 的三角形铝合金空腔，其一端封闭，另一端为进气口。利用小型气源将压缩空气压入导轨空腔，再从导轨表面上的小孔喷出气流，在导轨与滑行器之间形成一层很薄的气膜，将滑行器浮起，使滑行器能在导轨上作近似不受阻力的直线运动，极大地减小了在力学实验中由于摩擦力的存在而出现的误差，使实验结果接近理论值，实验现象更加真实、直观和易于接受，从而可以进行一些较为精确的定量研究。工业上应用气垫技术，还可以减少机械或器件的磨损，延长使用寿命，提高速度和机械效益。所以，在机械、纺织、运输等工业生产中已得到广泛的应用，如气垫船、空气轴承等。
[实验目的]
1、熟悉气垫导轨的调整和数字计时器的使用。
2、观察匀速直线运动、匀变速直线运动，验证匀变速直线运动的规律。
3、学习在气垫导轨上测滑块的速度和加速度的方法。
[实验仪器与用具]
气垫导轨、气源、电脑计时器、滑块、垫块、钢卷尺等。（见图1）
（1滑块、2气垫导轨、3电脑计时器、4气源） 图1 气垫导轨
[实验原理
]
物体做直线运动时，如果在某时刻t 到t+Δt 的时间间隔内，物体运动通过的位移为Δx ，则物体在该Δx 的时间间隔内的平均速度为
t
x v ∆∆=
该时刻t 的瞬时速度v 为
t
x v t ∆∆=
→∆lim
显然，Δx 越小，v 就越接近于瞬时速度v 。在实验中要测量物体在某时刻（或某位置）的瞬时速度是无法实现的。通常是选取较小的Δx ，以保证Δt 很小，在一定的误差范围内用平均速度代替瞬时速度。
大一下物理实验【实验报告】 用气垫导轨研究物体的运动
东南大学
物理实验报告
姓名学号指导老师
日期座位号报告成绩
实验名称用气垫导轨研究物体的运动
目录
预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)
实验仪器 (2)
实验中的主要工作 (2)
预习中遇到的问题及思考 (3)
实验原始数据记录 (4)
实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………
实验目的：
1、了解气垫导轨的工作原理
2、掌握利用气垫导轨测量运动物体的加速度和重力加速度
3、验证牛顿第二运动定律
实验仪器（包括仪器型号）：
仪器名称型号规格生产厂家仪器编号
气垫导轨和附件
MUJ-6B电脑通
MUJ-6B
用计数器
天平
试验中的主要工作：
实验一：1、练习通用计数器的基本使用
2、调平气垫导轨：
①粗调:在导轨中部相隔50cm放置两个光电门，接通气源确定导轨通气良好，然后调节导轨的调平螺钉，使滑块在导轨上保持不动或稍微左右摆动。
②细调: 设置计数器在S2功能，给滑块一个适当的初速度，观察滑块经过前后光电门的时间t1，t2，仔细调节调平螺钉，使t1 略小于t2即可。
实验二：1、打开MUJ-6B电脑通用计数器，选择加速度功能，设
置挡光片宽度值
2、安置光电门A和B，取S=|X B-X A|=50.0cm，在滑块上安装挡光片和小钩套，打开气源，调整导轨水平
气垫导轨测重力加速度实验报告
琼州学院
学生综合性（设计性）实验报告
实验课程名称气垫导轨测重力加速度
指导老师及职称何仲
姓名叶佩玲学号********
专业物理学班级12物理
开课学期至学年学期上课时间年月日至年月日
一、实验方案
3、实验内容及注意事项：
实验原理：物体作直线运动时，如果在△t时间间隔内，通过的位移为△x，则物体在△t的时间间隔内的平均速度V为：
（1）当△t趋近于零时，平均速度的极限值就是该时刻（或是该位置）的瞬时速度。当滑块在气垫导轨上运动时，通过测量滑块上的档光板经过光电门的档光时间△t和测量档光板的宽度△x。即可求出滑块在△t时间内的平均速度v。由于档光板宽度比较窄，可以把平均速度近似地看成滑块通过光电门的瞬时速度。档光板愈窄，相应的△t就愈小，平均速度就更为准确地反映滑块在经过光电门位置时的瞬时速度。
在水平的气轨上的滑块，如果受到水平方向的恒力作用，则滑块在气轨上作匀加速度运动，分别测量滑块通过两个光电门时的初速度V1和末速度V2，并测出两个光电门的间距S，则滑块的加速度a为：
在水平的气轨的倾斜度调节螺丝下面，垫进垫块。使导轨倾斜，滑块在斜面上所受的合力为mgSinα是一个常量，因此，滑块作加速度直线运动，即：
（3）式中L为导轨地脚螺丝间的距离，h为垫块的厚度。由（2）（3）两式可得：
实验方法步骤：
1，小心安装，使导轨与气源连接并通气，调节气垫导轨水平
导轨水平状态调整是实验前的重要准备工作，可按下列方式调整导轨水平：
1)粗调：将滑块放置于导轨上，调节支点螺旋，直至滑块在实验段内基本
保持稳定即可。
2)细调：轻轻推动滑块，给它一个适当的初速，观察经过两光电门G1 G2
大学物理实验气垫导轨测重力加速度
大学物理
设计性实验
实验题目气垫导轨测重力加速度
辅导教师
专业班级
姓名
学号
气垫导轨测重力加速度
【试验目的】:
1．研究测重力加速度的方法；
2．测量本地区的重力加速度。
【实验原理】：
当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为L的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L和遮光时间Δt，则滑块通过光电门的平均速度为：
V=L／Δt
若挡板很小，则在挡光范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。挡板越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与挡板的大小无关。
若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S 的2个光电门的始末速度和V 1和V 2则滑块的加速度：
a=(V 2－V 1)／Δt
气垫导轨与水平面的夹角为α,则
g=asin α.
但是,滑块运动时的空气阻力忽略的话，实验结果的误差会相对大一些，所以这里不能消除。不论滑块在气轨上从上向下，还是从下向上运动都有空气阻力f ，
且f 不是常数，
）
（v f f =。
物体下滑
物体下滑时：
）（下下1 m a f - sin m g =θ
物体上滑时：
实验二气垫导轨实验
实验二气垫导轨的应用
气垫导轨是为消除摩擦而设计的力学实验仪器，它利用从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。
一、机械能守恒定律的验证
【实验目的】
1．了解气垫导轨的构造，掌握它的调平方法。
2．了解计数器的计时原理，掌握它的操作方法。
3．验证机械能守恒定律。
【仪器简介】
1．气垫导轨
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。
图1 气垫导轨
导轨是用一根平直、光滑的三角形铝合金制成，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
实验报告模板 在气垫导轨上测量重力加速度
成绩：
指导教师：
专业：
班别：
实验时间：
实验人：
学号：
同组实验人：
实验名称：在气垫导轨上测量重力加速度
实验目的： 1．熟悉气垫导轨的调整和 MUJ-6B 电脑通用计数器的使用。
2．学习在气垫导轨上测量物体速度和重力加速Βιβλιοθήκη Baidu的方法。
实验仪器：气垫导轨、滑块、光电门 2 个、MUJ-6B 电脑计数器、气源、游标卡尺、垫块若
下
f
a a a 相同，所以合加速度大小为 ＝ ＋ 。联立上两式，可得
上
f
a a上 a下 2
（2-3-5）
这样就可以消除 a f 的影响。由实验测出 a下 , a上 ,按式（2-3-4）求出 a ，再代入式（2-3-2），
可得 g 。 实验内容 1．调节气垫导轨水平和光电测量系统
2．重力加速度 g 的测量。 （1）将两光电门分别置于导轨上有一定间隔的 s1 和 s2 处。
（2）多次取同宽度 d 的挡光板。
（3）在单脚螺钉下垫入一个垫块，使导轨倾斜一角度 ，在每一高度下让滑块从斜面顶端某 一固定位置处，由静止释放，自由下滑，分别测出滑块下滑时，挡光板通过 s1 和 s2 处光电门
的速度 v1 和 v 2 ，滑块反弹回来上滑时通过 s2 和 s1 的速度 v 3 和 v 4 。 实验数据
最新大学物理实验气垫导轨实验报告
最新大学物理实验气垫导轨实验报告
实验目的：
1. 理解并掌握气垫导轨的工作原理。
2. 通过实验测定物体在气垫导轨上的运动参数，如速度、加速度等。
3. 学习使用光电计时器进行精确的时间测量。
4. 验证牛顿运动定律在气垫导轨实验中的应用。
实验仪器与设备：
1. 气垫导轨系统，包括导轨本体、气源、喷气装置。
2. 滑块，配备光电计时器的检测装置。
3. 标准质量块。
4. 游标卡尺，用于测量滑块尺寸。
5. 秒表，用于计时。
6. 笔记本，用于记录数据和计算结果。
实验步骤：
1. 调整气垫导轨至水平状态，并确保气源稳定供应。
2. 使用游标卡尺测量滑块的尺寸，记录数据以备后续计算。
3. 将滑块放置于气垫导轨上，确保其与导轨接触良好。
4. 开启气源，调整喷气装置使得滑块悬浮于导轨上，形成气垫。
5. 使用标准质量块施加不同的力，观察并记录滑块的运动状态。
6. 利用光电计时器测量滑块通过特定距离的时间，重复多次以提高数据准确性。
7. 根据测量数据计算滑块的速度和加速度。
8. 分析实验数据，验证牛顿第二定律。
实验数据与结果分析：
1. 记录不同质量块下，滑块通过特定距离的时间。
2. 利用公式 v = d/t 计算滑块的平均速度，其中 v 为速度，d 为距离，t 为时间。
3. 利用公式a = Δv/Δt 计算滑块的加速度，其中 a 为加速度，
Δv 为速度变化量，Δt 为时间变化量。
4. 根据牛顿第二定律 F = ma，将质量 m 与加速度 a 的乘积与施加
的力 F 进行比较，验证定律的正确性。
5. 绘制速度-时间图和加速度-时间图，分析滑块的运动特性。
大学物理实验报告,气垫导轨
大学物理实验报告,气垫导轨
实验题目：气垫导轨实验
实验目的：
1. 了解气垫导轨的基本原理；
2. 探究不同参数对气垫导轨运动的影响；
3. 观察气垫导轨与其他导轨的比较。
实验仪器：
1. 气垫导轨装置；
2. 气源装置；
3. 尺子；
4. 动力学模型；
5. 直尺。
实验原理：
气垫导轨是一种基于液压原理的导轨，通过将高压气体从小孔喷出，形成了气垫层，使得运动物体和导轨之间产生气体层的支撑力。这样，物体在导轨上可以实现平稳的无摩擦运动。
实验步骤：
1. 搭建气垫导轨实验装置，并将气源装置连接到导轨上；
2. 调整气源装置，控制气垫导轨的气流；
3. 使用尺子测量导轨的长度并记录；
4. 将动力学模型放置在导轨上，并观察其运动；
5. 分别改变气流的压力和流量，观察对物体运动的影响；
6. 将气垫导轨与其他导轨进行比较，观察其差异。
实验数据记录与分析：
1. 记录不同气流参数下物体在导轨上的运动情况，包括加速度、速度等；
2. 根据数据绘制相应的图表，并分析数据之间的关系；
3. 比较气垫导轨与其他导轨的优缺点，分析其适用范围。
实验结论：
1. （根据数据和图表的分析得出的结论）；
2. （对比其他导轨得出的结论）。
实验注意事项：
1. 实验过程中注意安全，避免气流对人体造成伤害；
2. 操作仪器时要注意细节，保证实验结果的准确性；
3. 注意记录实验数据，并及时整理和分析；
4. 注意气流参数的调整和测量。
在气垫导轨上测定滑块的速度和加速度
[思考题]
1．分析滑块在导轨上的受力情况，讨论本实验忽略了 哪些因素。
2．如果导轨未调水平，这对本实验的结论会有什么影
3. 用平均速度代替瞬时速度对本实验中的影响如何？
4.怎样调整导轨水平？能否认为滑块经过光电门的时 间，导轨才算调平，为什么？
在气垫导轨上测定滑块的速度和加速度为了测定气垫导轨上给滑块一初速度v0用单摆测定重力加速度用dis测定加速度dis测定加速度单摆测定重力加速度气垫导轨气垫导轨实验报告气垫导轨实验误差分析
大学物理实验
在气垫导轨上 测定滑块的速度和加速度
北京工业大学 原安娟
〔实验目的〕
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。
5.验证牛顿第二定律时，其合外力F应指什么力；质量 M是指哪几个物体的质量？怎样保证质量不变？
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。
（外2）力保成持正系比统。质先量将不两变个5.M00gm砝1 码m2，放验在证滑加块速上度，与此 时外力是5.00g。再分两次将滑块上的2个砝码移至 砝码托中，分别测量时间。
直线运动中速度的测量实验报告
实验题目：直线运动中速度的测量
实验目的：利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度，通过物
体沿斜面自由下滑来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律
实验器材：气垫导轨、滑块、垫块、砝码、砝码盘、细线、游标卡尺、米尺、挡光片、光电门、计时器、
托盘天平
实验原理：1、平均速度和瞬时速度的测量
作直线运动的物体Δt 时间的位移是Δs ，则t 时间内的平均速度为t
s
v ∆∆=
，令Δt →0，即是物体在该点的瞬时速度t
s
v t ∆∆=→∆0lim
，在一定的误差范围内，用极短时间内的平均速度可
代替瞬时速度。
2、匀变速直线运动
滑块受一恒力时作匀变速直线运动，可采用将气垫导轨一端垫高或通过滑轮挂重物实现，
匀变速运动的方程如下： at v v +=0 202
1at t v s +
= as v v 22
2+= 让滑块从同一位置下滑，测得不同位置处速度为v 1、v 2、……，相应时间为t 1、t 2、……，
则利用图象法可以得到v 0和a 。
3、重力加速度的测定
如右图 图一：导轨垫起的斜面
若通过2测得a ，则有L h g
g a ==θsin ，从而解得：a h
L g =。 4、验证牛顿第二定律
将耗散力忽略不计，牛顿第二定律表成F=ma 。保持m 不变，F/a 为一常量；保持F 不变，
ma 为一常量。因此实验中如果满足以上关系，即可验证牛顿第二定律。
实验内容：1、匀变速运动中速度与加速度的测量
（1）气垫导轨的调平，将一段垫起一定高度 （2）组装好相应的滑块装置
（3）让滑块从距光电门s=20.0cm,30.0cm,40.0cm,50.0cm,60.0cm 处分别自由滑下，记录挡光
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气垫导轨测重力加速度
【试验目的】：
1．研究测重力加速度的方法；
2．测量本地区的重力加速度。
【实验原理】：
当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L和遮光时间t，则滑块通过光电门的平均速度为：
V=L／t (1-1) 若挡板很小，则在挡光范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。挡板越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与挡板的大小无关。
若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S的2个光电门的始末速度和V1和V2则滑块的加速度：
2as=v12–v22 (1-2)
将式（1-1）代入（1-2）中
得：
2as=L2(1/t22-1/t12) (1-3)
其原理如图1.
气垫导轨与水平面的夹角为α
则 a=g*ginα. (1-4) 【待测物理量】：
V〈物体运动速度〉、a〈物体运动加速度〉、g〈本地区的加速度〉、α〈气垫导轨与水平面的夹角〉、Δt〈物体在两光电门之间的运动时间〉．
【实验仪器及其使用介绍】：
气垫导轨、数字毫秒计、滑块、游标卡尺、垫块。
一、气垫导轨
气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。实物如下图所示：
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。使实验结果接近理论值。配用数字计时器或高压电火花计时器记录滑行器在气轨上运动的时间，可以对多种力学物理量进行测定，对力学定律进行验证。
1、导轨
导轨是用三角形铝合金材料制成。可以调整其平直度，常把它用螺丝固定在工字钢上，导轨长1.50~2.20 m，两侧面非常平整，并且均匀分布着许多很小的气孔。导轨一端封闭，上面装有定滑轮，另一端有进气嘴，通过皮管与气源相连。当压缩空气进入导轨后，从小气孔喷出，在导轨和滑块之间形成空气层，导轨和滑块两端都装有缓冲弹簧，使滑块可以往返运动。工字钢底部装有3个底脚螺丝，用来调节导轨水平，或将垫块放在导轨底脚螺丝下，以得到不同的斜度。
2、滑块
图2.12-5 滑块装置
滑块是在导轨上运动的物体，一般用角铝制成，内表面经过细磨，能与导轨的两侧面很好的吻合。当导轨中的压缩空气由小孔喷出时，垂直喷射到滑块表面，它们之间形成空气薄层，使滑块浮在导轨上（图2.12-5）。根据实验要求，滑块上可以安装挡光板、重物或砝码。滑块两端除可装缓冲弹簧外，也可装尼龙搭扣及轻弹簧。
3、光电转换装置
图2.13-5 光电转换装置
图2.13-5
光电转换装置又称光电门，由聚光灯泡和光敏管组成（图2.13-5）。聚光灯泡的电源由数字毫秒计供给，图2.13-5光电转换装置只要接通毫秒计电源开关，聚光灯泡即可点亮，发出的光束正好照在光敏管上，光敏管与数字毫秒计的控制电路连接。当光照被罩住时，光敏管电阻发生变化，从而产生一个电信号，触发毫秒计开始计时；当光照恢复或光照又一次被遮住（视数字毫秒计的工作状态而定），又产生一个电信号，使毫秒计停止计时。毫秒计显示出一次遮光或两次遮光之间的时间间隔。
4、注意事项
气轨是一种高精度实验装置，导轨表面和滑块内表面有较高的光洁度，且配合良好。因此，各组导轨和滑块只能配套使用，不得与其他组调换，实验中要严防敲碰、划伤导轨和滑块（特别是滑块不能掉在地上）；不得在未通气时就将滑块在导轨上滑动，以免擦伤表面；使用完毕，先将滑块取下再关气源；导轨和滑块表面有污物或灰尘时，可用棉纱沾酒精擦拭干净；导轨表面气孔很小，易被堵塞，影响滑块运动，通入压缩空气后要仔细检查，发现气孔堵塞，可用小于气孔直径的细钢丝轻轻捅通；实验完毕，应将轨面擦净，用防尘罩盖好。
二、数字毫秒计
数字毫秒计时器简称为数字毫秒计。
是一种能够准确测量横断时间间隔的及时毫秒计，测量的最短时间间隔可达到百万分之一秒（0.1ms）。实验室通常配用的是JSJ_3A型的数字毫秒计，它采用cmos集成电路，利用石英晶体稳定的震荡特性产生10kz电脉冲，即每秒钟内产生一万个脉冲，两个脉冲之间的间隔是一万分之一秒。我们把相邻脉冲的时间间隔称之为时基。振荡经分频后，除保留10kz脉冲外，还得到1kz电脉冲。由三者构成时基脉冲信号（即时基分别为0.1ms，1ms和10ms）。用这些脉冲在开始计数和停计数的时间间隔内推动计数器计数，即一个脉冲一个数。从停止到计这一段时间计数器的所记的数由显示窗口显示出来。由此得时间为数字窗显示的数值乘以时基。实物如下图所示：
其各建名称及其功能如下:
控制方式选择开关：该开关上标有“机控”·“光控”。机控是指用机械接触来控制开关的通与开，从而控制毫秒机的及时与停机；光控是指用光信号控制计时与停计。本实验用光控及时方法，即测量须将选择开关拔至光控一端。
计时方式选择开关：开关上标有“A”和“B”。选择开关置于A时，毫秒计的计时时间显示的时光照被遮挡时开始计时，遮挡结束时计时停计。当选择开关置于B时，毫秒级显示的是光敏管被两次遮挡的时间间隔，即迈着当任何一只光敏管时，计时开始，当任何一只光敏管被又一次遮挡时，及时停止。
清零方式选择开关：为了便于读出计时结果，根据测量的不同需要，毫秒计数字的时间可以长久保留，也可以短暂保留。当清零方式选择开关置于“手动”位置时，数字窗中显示的时间数字，只有在按动手动复位按钮放可消除。否则会长时间保留下去，并会累加到毫秒计以后的时间数字上。当该选择开关置于“手动”位置时，数字窗中显示的时间数字经过一定时间间隔后会自动回零。
延时按钮：当清零方式选择开关置于“手动”位置时，数字窗中显示的时间数字保留的时间长短由此按钮控制。旋转此钮时，显示时间的长短在0~3s间连续可调。
手动复位：当轻灵方式选择开关置于0.1s，1ms，10ms三种，由测量需要而选择适当档位。时基补通，对应显示数字所代表的时间长短不同，其仪器的最大误差也不同。例如，数字窗中显示数为2677，对于时基为0.1ms，时间为2677×0.1ms=267.7ms，为0.1ms;而对于时基为1ms，则时间为2667×1ms=2667ms，为1ms。
注意：在轨道没有充气的情况下，不要将滑块拿下或取下，更不要在导轨上滑动