东南大学物理实验课程论文__气垫导轨误差分析
大学物理气垫导轨实验报告
大学物理气垫导轨实验报告实验目的，通过实验研究气垫导轨的基本原理和特点，掌握气垫导轨的工作原理和应用。
实验仪器，气垫导轨、气泵、气压计、小车、计时器、直尺等。
实验原理，气垫导轨是利用气体的压力和流动来支撑和引导物体运动的一种导轨。
当气体从导轨孔洞中流出时，在导轨与物体之间形成气垫，减小了物体与导轨之间的接触面积，从而减小了摩擦力，使得物体在导轨上运动更加平稳。
实验步骤：1. 将气垫导轨放置在水平桌面上，并连接气泵和气压计。
2. 打开气泵，调节气压，使得导轨上形成稳定的气垫。
3. 将小车放置在气垫导轨上，用计时器记录小车在导轨上的运动时间。
4. 用直尺测量小车在不同气压下的运动距离。
实验结果，通过实验数据的记录和分析，我们发现小车在气垫导轨上的运动时间与气压呈反比关系，即气压越大，小车在导轨上的运动时间越短；同时，小车在不同气压下的运动距离基本保持一致。
实验结论，根据实验结果，我们可以得出结论，气垫导轨可以有效减小物体与导轨之间的摩擦力，使得物体在导轨上的运动更加平稳。
同时，调节气压可以影响物体在导轨上的运动时间，进而影响物体的运动速度。
实验思考，通过本次实验，我们深入了解了气垫导轨的工作原理和特点，同时也掌握了气垫导轨的应用技术。
在今后的学习和科研工作中，我们可以进一步探索气垫导轨在工程领域的应用，为科学研究和工程实践提供更多可能性。
总结，本次实验通过对气垫导轨的实验研究，使我们对气垫导轨的工作原理和应用有了更深入的了解，也为我们今后的学习和科研工作提供了更多的启发和思考。
希望通过今后的实验和学习，我们能够进一步拓展气垫导轨的应用领域，为科学研究和工程实践做出更大的贡献。
大学物理气垫导轨实验报告
大学物理气垫导轨实验报告大学物理气垫导轨实验报告引言大学物理实验是培养学生科学实践能力的重要环节之一。
在本次实验中，我们进行了气垫导轨实验，通过观察和测量物体在气垫导轨上的运动情况，探究了摩擦力对物体运动的影响。
本实验不仅帮助我们巩固了物理学理论知识，还培养了我们的实验操作能力和数据处理能力。
实验目的本次实验的目的是研究物体在气垫导轨上的运动规律，通过测量和分析摩擦力对物体运动的影响，加深我们对摩擦力的理解。
同时，通过实验数据的处理和分析，培养我们的科学研究能力。
实验装置和原理实验装置主要包括气垫导轨、气源、物体、计时器等。
气垫导轨是一种利用气垫减小物体与导轨之间摩擦力的装置。
当气源通入导轨底部的气孔时，形成气垫，使物体在导轨上运动时减小了与导轨之间的摩擦力。
实验步骤1. 将气垫导轨平放在实验台上，并连接气源。
2. 将物体放置在导轨上，并用计时器记录物体从起点到终点的时间。
3. 重复实验多次，取平均值，提高实验数据的准确性。
4. 改变物体的质量，重复步骤2和3，记录不同质量下的运动时间。
实验结果通过多次实验，我们得到了不同质量下物体运动的时间数据，并进行了数据处理和分析。
实验结果显示，物体的质量对运动时间有一定的影响。
质量越大，物体在导轨上的运动时间越长。
这是因为摩擦力与物体质量成正比，质量越大，摩擦力越大，物体在导轨上的运动速度越慢。
讨论与分析通过本次实验，我们深入了解了摩擦力对物体运动的影响。
摩擦力是物体在运动过程中与其他物体接触产生的一种力，其大小与物体之间的接触面积和表面粗糙程度有关。
在气垫导轨实验中，气垫的存在减小了物体与导轨之间的接触面积，从而减小了摩擦力的大小，使物体在导轨上的运动更加顺畅。
然而，实验结果也存在一定的误差。
首先，气垫导轨的表面粗糙度和气垫的稳定性会对实验结果产生一定的影响。
其次，实验中的计时器精度也会对实验结果产生一定的误差。
为了提高实验结果的准确性，我们可以使用更加精确的计时器和更加稳定的气源，同时进行多次实验取平均值。
气垫导轨碰撞实验误差分析与处理
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气垫导轨碰撞实验误差分析与处理
岳文琴 张羿
摘 要:气垫导轨碰撞实验是高中阶段验证动量守恒的重要实验之一,如何提高 实 验 精 度 是 研 究 重 点 和 难 点. 文 章 研 究 分 析 引 起 气 垫 导 轨 碰 撞 实 验 误 差 来 源 ,进 而 分 析 误 差 修 正 办 法 ,希 望 为 物 理 实 验 教 学 提 供 参 考 .
(一 )黏 性 摩 擦 阻 力 误 差 处 理 针对黏性摩擦阻力的影响,可以考虑 采 用 调 节 导 轨 的 方 式减小误差,促使黏性摩擦力与滑块 重 力 分 离 相 平 衡. 这 种 处理方式在真实实验时难度过大,可以考 虑 直 接 利 用 公 式 进 行实验进行修正.气垫层黏性摩擦阻力的影响下会出现一 定的速度损 失,依 照 功 能 守 恒 定 律,存 在 FS＝m (v０ ＋v１) (v０－v１)/２,速度 损 失 就 是 Δv＝２FS/m (v０ ＋v１)＝bs/m. 速度的损失与阻力 常 数 有 关,在 实 验 时 先 测 量 运 动 损 失,然 后利用公式就能够得到黏性阻力常数b＝m(ΔvAB )(ΔvBA )/ ２S,利 用 这 个 公 式 也 能 够 消 除 压 缩 空 气 产 生 的 阻 力,摩 擦 阻 力 引 起 的 误 差 能 够 控 制 在 ０．７％ . 也可以针 对 计 时 系 统 做 出 改 进,采 用 多 功 能 毫 秒 计 时 器,记 录 不 同 的 时 间,直 接 换 算 成 速 度,然 后 计 算 动 量 和 动 能 ,这 种 误 差 控 制 办 法 不 受 速 度 的 限 制 .
关于气垫导轨测量重力加速度实验的系统误差分析及数据处理技巧
关于气垫导轨测量重力加速度实验的系统误差分析及数据处理技巧验证牛顿第二定律实验的设计探究本节课主要讲解三个方面。
第一、验证牛顿第二定律实验的原理：利用“整体法”分析小车和砂桶一起加速运动受合外力为砂桶的重力，再利用隔离法计算出小车受的合外力(即拉力)，最后得到拉力等于小车重力的近似条件。
第二、利用极限法分析实验图像产生截距的物理解释和误差原因。
第三、简单了解使用气垫导轨光电门等进行实验改进、创新实验的方法。
实验：研究元显恭甩物体的运动研究平抛运动实验是利用描迹法探究问题的一个重要实验。
学生在实验中容易出现的问题是：1.实验的原理理解不到位。
2.实验的控制条件把握不好。
3.实验的数据处理有障碍。
通过本课学习可突破解决以上几个困惑，实现高效学习，并且加深对平抛运动的理解。
实验：探究动能定理探究动能定理实验，是新课标增设的一个实验，了解实验思想、实验方法是完成实验的基础，在学习该实验时往往会出现对实验的原理、控制条件、数据处理、误差分析理解不够深刻现象。
对实验的延伸、拓变不够灵活，因此造成实验题的失分。
通过本节课教学可以解决存在的问题，提升实验能力和探究能力。
实验：检验机械能守恒定律验证机械能守恒实验，是一个典型的纸带类实验，该实验借助自由落体运动，验证机械能守恒。
学生在做该实验会出现四个问题：1.实验要点理解不深刻;2.数据处理读数及有效数字驾驭不理想;3.误差来源及减少方法分析不透彻;4.实验的拓变不够灵活。
通过本节课学习，把握实验要点。
掌握试验方法，弄通实验误差的产生与减少办法。
独立完成实验要求的学习目标。
1、力的概念：力就是物体对物体的促进作用。
2力的性质：物体间力的作用是相互的(相互作用力在任何情况下都是大小相等，方向相反，作用在不同物体上)。
两物体相互作用时，施力物体同时也是受力物体，反之，受力物体同时也是施力物体。
3、力的促进作用效果：力可以发生改变物体的运动状态。
力可以发生改变物体的形状。
大学物理气垫导轨实验报告写作 1100字
三一文库（）
〔大学物理气垫导轨实验报告写作
1100字〕
力，加速度、质量的关系
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
3、探究力，加速度、质量的关系
二、实验仪器
气垫导轨、气源、滑块、垫片、电脑计数器、电子天平、细绳
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3设Uv??x
?； ?x?x
?4过s1、s2离?s
a?v2?v1
12 或 a?v2?v12??s22
1. 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、探究力，加速度、质量的关系 1、质量不变，改变力研究加速度
2、力不变，改变质量研究加速度
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。
两光电门之间的距离一般应在50cm~70cm之间。
气垫导轨上“动量守恒定律”验证的误差分析
Ｖａ ｌ ｕ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
・３ ｌ ３・
饰面型 防火涂料 的研究进展 与展 望
Ｒｅ ｓ ｅ ａｒ ｃ ｈ Ｍｅ ｃ ｈ ａｎ ｉ ｓ ｍ ａｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｆｉ ｒ ｅ ｐｒ ｏｏ ｆ Ｆａ ｃ ｉ ｎｇ Ｐａ ｉ ｎｔ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ａ ｉ ｒ ｃ ｕ ｓ ｈ ｉ ｏ ｎ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ； ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ￣ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ｕ ｍ； ｅ ｌ ｉ ＇ ｏ ｒ
中图分类号 ： ０ ３ １ ３ ． ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ４） １ ０ — ０ ３ １ ２ — ０ ２
５ ５ ２ ２ ５ ５ ２ ２
１ ０ ４ ４
物理天平
砝码
Ｔ Ｗ— ｌ Ｂ
Ｍ ＡＸ： １ ０ ０ ％ ｅ ＝ ｄ ＝ １ ０ ０ ｍｇ
等级 ： ４ 范 围： １ － ５ ０ ０ ｇ
保护层 ： Ｎ ｉ 材料 ： Ｃ ｕ
动 过 程 中 的 摩 擦 力 从 而 有 效 减 小 了误 差 。 实际 上 ， 达 到 这 个效果后 ， 气 轨 会 发 生 略 微 的倾 斜 。 由于 习惯 性 从 左 向 右 的推动滑块 ， 此时的摩擦阻力 是向左 的 ， 在“ 人 为水平 ” 作 用后 ， 气轨往往是左高右低 ， 这 样 以来 ， 当试 着 将 滑块 从 右
测 量 值 与 真 值 之 差 异 称 为误 差 ， 物 理 实 验 离 不 开 对物
理量的测量 ， 测量有直接 的， 也有间接 的。由于仪器 、 实验
条件、 环境等因素的限制 ， 测 量 不 可 能无 限 精 确 ， 物 理 量 的 测 量 值 与 客 观 存 在 的真 实值 之 间 总 会存 在 着 一 定 的差 异 ，
大学物理仿真实验——气垫导轨上的直线运动
篇一：气垫导轨上的直线运动《基础物理》实验报告学院：专业： 2012年 10月 22日1234说明：1、实验报告必须包含上表中的第1页和第3页的内容，中间的第2页可根据报告内容的多少增/删页码。
2、实验报告可打印或手写。
5篇二：大学物理仿真实验气垫上的直线运动实验日期：2011年12月12日同组者：无实验名称：气垫上的直线运动一、原理简述（主要公式、电路、光路等）1.平均速度和瞬时速度的测量2.匀速直线运动3.重力加速度的测定图1 导轨垫起的斜面4 验证证牛顿第二定律(8)二、实验目的：1．测量匀变速运动中速度与加速度 2．验证牛顿第二定律三、实验所用仪器及使用方法：实验所用仪器：气垫-滑块机构，光电门，毫秒计，垫块使用方法：1、匀变速运动中速度与加速度的测量（1）先将气垫导轨调平，然后在一端单脚螺丝下置一垫块，使导轨成一斜面。
（2）在滑块上装上U型挡光片，在导轨上置好光电门，打开计时装置。
（3）使滑块从距光电门记下挡光时间处自然下滑，做初速度为零的匀加速运动，，重复三次。
（4）改变s，重复上述测量。
（5）测量，垫块高h及斜面长L。
（6）用最小二乘法对（7）用坐标纸作算g。
2、验证牛顿第二定律进行直线拟合，并求出标准误差。
曲线，求，与最小二乘法所得结果进行比较，并计将垫块取出，时导轨处于水平状态。
用细线将砝码盘通过滑轮与滑块相连。
若滑块质量为，砝码盘和盘中砝码的质量为，滑轮等效质量（约为0.30g），砝码盘、盘中砝码和滑块上的砝码的总质量为，则此时牛顿第二定律方程为(9)改变，使分别为2.00g、4.00g、6.00g、8.00g、10.00g，时（每次剩余砝码要放在滑块上），测量在不同力的作用下，通过光电门的瞬时速度再由作，求出。
曲线，由斜率求出物体的总质量。
四、测量内容及数据处理：1、气垫调平，如截图所示，通过两个光电门的时间差小于0.1毫秒2、验证牛顿第二定律的实验，经过加上不同重量的砝码，我得到了如下结果：根据实验指导书所示，物体的质量为1.39克。
物理碰撞实验过程中的误差分析
大学物理实验（I）论文论文名称：《谈碰撞试验中的误差分析》院系：数学科学学院年级：2012级班级：数学与应用数学2班姓名：陈冰学号:201210700036谈碰撞实验中的误差分析陈冰提要：本文对气垫导轨上进行验证动量守恒定律的碰撞实验的一些误差进行分析,通过实验数据表明，保证滑块的初始速度和挡光片的宽度是减小误差的重要因素，气垫导轨是否水平等一些次要因素同样会造成实验误差。
关键词：碰撞实验误差分析滑块速度挡光片宽度其他因素一、引言本实验主要是验证在完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞这两种情形下m1v10+m2v20=m1v1+m2v2是否成立，即验证碰撞前后系统总动量是否守恒。
在理想情况下，系统碰撞前后动量百分差△P/P o＊100%为0。
实验中可通过△P/P o*100%值讨论误差大小。
本文就造成实验误差的原因分3部分进行讨论。
二、实验原理（1）完全弹性碰撞完全弹性碰撞下，系统的动量守恒，机械能也守恒，实验中，将两滑块相碰端装上缓冲弹簧圈，缓冲弹簧圈形变后能迅速恢复原状,系统的机械能近似无损失,而实现两滑块的完全弹性碰撞。
由于两滑块碰撞前后无势能无势能的变化故系统的机械能守恒就体现为系统的总动能守恒。
即1/2m1v102+1/2m2v220=1/2m1v12+1/2m22v22若两个滑块质量相等，即m1=m2=m且v20=0，则由上式得到两个滑块彼此交换速度，即v1=0,v10=v2(2)完全非弹性碰撞若两滑块相碰后,相同速度沿直线运动而不分开，称这种碰撞为完全非弹性碰撞，点是碰撞前后系统的动量守恒，机械能不守恒。
在实验中将滑块碰撞端装上尼龙粘胶扣,使两滑块碰撞后粘在一起以相同的速度运动，实现完全弹性碰撞设完全弹性碰撞后两滑块的共同速度为v,即v1=v2=v则有m1v10+m2v20=m1v1+m2v2所以v（m1+m2）=m1v10+m2v20当m1=m2时，且v2=0，则有v=1/2v10三、实验数据处理以及误差分析根据公式①△P/P o=∣P o-P1∣/P o*100％=∣8679—8493∣/8697*100％≈2.1%②△P/P o=∣P o—P1∣/P o*100%=∣8858—8634∣/8858*100％≈2.5％③△P/P o=∣P o-P1∣/P o*100%=∣7090-6927∣/7090＊100%≈2。
气垫导轨上碰撞实验的误差分析
气垫导轨上碰撞实验的误差分析在大学物理实验教学过程中，气垫导轨在力学实验中应用已较为普遍，因其实验误差来源较多，实验结果和理论之间存在不符，使学生对实验过程有很大疑问。
本文从气垫层的内摩擦力、气垫层的厚度以及气垫导轨调平等方面对实验中容出现系统误差的几个主要方面进行了分析。
通过对理论公式的分析，提出了理论修正公式。
并通过研究调平导轨所用滑块质量和调平方法不同导致的结果差异，给出了最佳的气轨调平方法。
实验结果显示，滑块碰撞符合完全弹性碰撞，实验中的系统误差大大减小，实验的精准性得到提高，实验测量结果与理论较为一致。
标签：气垫导轨；碰撞实验；系统误差；误差分析在大学物理实验中，无摩擦的理想条件一般通过气垫导轨实验装置来实现，在研究物体运到或验证动量守恒定律时，一般配和高精度的存贮式光电计时器使用，使得实验结果的总不确定度大大减小，测量的精准度得到提高。
尽管如此，在具体的实验教学过程中，我们仍发现通过测量并计算得到的实验结果和理论值之间总有一定的差别。
因此，有必要对在气垫导轨上进行的实验的系统误差作一下详尽的讨论。
1 由气垫层的内摩擦力引入的系统误差1.1 提出问题误差理论告诉我们任何实验都有误差，任何实验仪器也都具有一定精度。
因此由于仪器本身原因产生的系统误差，我们也只能尽可能采取一定方法加以减小，气垫导轨实验装置也不例外。
气垫层的粘性摩擦阻力不容忽视，且在气垫导轨综合实验的系统误差中所占比重较大，所以在实验中必须对其加以修正。
1.2 解决方案虽然在进行实验时气垫导轨已经调整为水平，但是由于气垫层粘性摩擦阻力的存在，滑块在已调平的气垫导轨上直线运动时，也会影响滑块运动速度，由功能关系可得到：（4）其中s为滑块位移，v0为初速度，v1为末速度。
所以，滑块在运动过程中因为粘性阻力而产生的速度损失为，（5）又因为，因此（6）根据式（6）可知，滑块在运动过程中的速度损失Δv跟气垫层中粘滞阻力常数成正比例关系。
用气垫导轨测量速度的误差分析
用气垫导轨测量速度的误差分析用光电探测法测量物体速度的一个易被忽视的问题，即光电门的有效线度对速度测量的影响，分析了产生误差的原因，并提出了改进建议。
标签：光电门；有效线度；误差用气垫导轨配合数字计时器和光电门（包括光源和光敏管）测量物体的速度，是普通高中物理教科书中的一个重要实验，但如果按该教科书提供的装置，用遮光条的宽度l除以通过光电门的时间t来测定物体的速度，有时测量误差可达30%以上。
本文分析了其中的原因，指出引起误差的主要原因是由于光电门的有效线度不为零，并指出了消除这一误差的方法，可大大提高该实验的精度。
一、问题的提出按文献提供的装置，将气垫导轨调成倾斜的，使其与水平面成小角θ，在导轨的中部某处装好光电门，将滑块置于导轨的顶端，让滑块从静止开始下滑，借助数字计时器测出滑块（遮光条）通过光电门的时间t，用千分尺测出遮光条的宽度l，即可测得滑块通过光电门的速度。
理论计算表明：一个从静止开始下滑的滑块通过光电门的速度v= 。
对于某一给定的导轨（即θ为定值），如果光电门的位置确定，则测出的速度v应为定值。
然而，经反复实验，发现这一测量值并非定值，它受光电门的状态影响很大。
我们发现，v值至少受以下因素影响：（1）光源和光敏管的清洁程度。
用酒精棉球擦拭光源和光敏管，重复上述实验，发现测得的速度W1会明显变小。
（2）光源的电压。
将光源（发光二极管）加上一调压电路，改变光源两端的电压，实验表明：电压越大，测得的速度越小。
（3）光源与光敏管的距离。
改变光源与光敏管的距离，重复上述实验。
实验表明：光源与光敏管的距离越近，所测得的速度越小。
二、光电门的有效线度及由此而产生的误差1.光电门的有效线度设能够进入光敏管的光在遮光条所在的平面构成一圆形区域，当遮光条的前缘进入该圆形区域后，照射到光敏管上的能量将逐渐变小，当光敏管上单位时间接收到的光能变为某一能量W1时，光敏管的输出电流将小到某一阀值，此时，与之相连的电路发出一脉冲信号至数字计时器的控制电路，数字计时器开始计时，设此时遮光条的前缘在x1，随着遮光条继续前移，当其后缘进入圆形区域后，射到光敏管的光能逐渐增大。
气垫导轨实验报告6篇
气垫导轨实验报告6篇气垫导轨实验报告 (1)1.设计方案(1)写出实验原理(推导周期公式及如何计算k和m0 ).由滑块所受合力表达式证明滑块运动是谐振动.给出不计弹簧质量时的T.给出考虑弹簧质量对运动周期的影响,引入等效质量时的T.实验中,改变滑块质量5次,测相应周期.由此,如何计算k和m0 ?(2)列出实验步骤.(3)画出数据表格.2.测量3.进行数据处理并以小论文形式写出实验报告(1)在报告中,要求有完整的实验原理,实验步骤,实验数据,数据处理和计算过程.(2)明确给出实验结论.两弹簧质量之和M= 10-3㎏ = N/m = 10-3㎏i m10-3㎏ 30Ts T2s2 m010-3㎏ i m10-3㎏ 20Ts T2s2 m010-3㎏ KN/m1 42 53 64.数据处理时,可利用计算法或作图法计算k和m0的数值,并将m0与其理论值 M0=(1/3)M( M为两弹簧质量之和)比较, 计算其相对误差 .究竟选取哪种数据处理方法自定.书中提示了用计算法求k和 m0的方法.若采用,应理解并具体化.气垫导轨实验报告 (2)1 阿氏（Alsevers）液配制称量葡萄糖2.05g、柠檬酸钠0.8g、柠檬酸0.055g、氯化钠0.42g，加蒸馏水至100mL，散热溶解后调pH值至6.1，69kPa 15min高压灭菌，4℃保存备用。
（3.8%枸橼酸钠（3.8g枸橼酸钠，100ml超纯水），101 kPa,20min高压灭菌，4℃保存备用,保存期1个月）。
2 10%和1%鸡红细胞液的制备2.1采血用注射器吸取阿氏液约1mL（3.8%枸橼酸钠），取至少2只SPF鸡（如果没有SPF鸡，可用常规试验证明体内无禽流感和新城疫抗体的鸡），采血约2～4mL，与阿氏液混合（3.8%枸橼酸钠），放入装10mL阿氏液（生理盐水）的离心管中混匀。
2.2 洗涤鸡红细胞将离心管中的血液经1500～1800 r/min 离心8分钟，弃上清液，沉淀物加入阿氏液（生理盐水），轻轻混合，再经1500～1800 r/min离心8分钟，用吸管移去上清液及沉淀红细胞上层的白细胞薄膜，再重复2次以上过程后，加入阿氏液20 mL（生理盐水），轻轻混合成红细胞悬液，4℃保存备用，不超过5天。
关于气垫导轨上验证牛顿第一定律实验误差的探讨
关于气垫导轨上验证牛顿第一定律实验误差的探讨牛顿第一定律是经典力学中的基本定律，它表述了物体在不受力的作用下将保持静止或匀速直线运动的状态。
为了验证这一定律的正确性，科学家们提出了各种实验方法，并不断完善这些方法，以确保实验结果的准确性。
气垫导轨是一种用于制备高精度实验平台的工具，本文将探讨如何利用气垫导轨上验证牛顿第一定律实验误差问题。
气垫导轨是一种高精度的平台，它利用气垫的性质使得物体能够在其上保持匀速直线运动。
物体在平坦的导轨表面上滑动，由于导轨与物体之间存在很小的摩擦力，所以可近似认为物体不受外力作用，从而验证牛顿第一定律。
然而，实际操作中存在着各种误差，这些误差会影响实验结果的准确性。
下面将从实验个案的角度来探讨这些误差及其影响。
首先，导轨的扭曲和弯曲会导致物体的加速度偏离真实值。
这是由于导轨表面不够平坦或受到弯曲力的影响，从而导致物体在向下滑动时受到一定程度的偏转。
此时，如果只是简单地测量物体滑动的时间和滑动距离，就会出现误差。
为解决这个问题，可以在导轨表面上设置精确的测量点，并采用高精度的测量仪器来测量物体在每个测量点的位置和时间。
通过这种方式，可以得到更准确的加速度值。
其次，气垫的变形也会影响实验结果的准确性。
当物体在气垫导轨上滑动时，气垫会发生一定程度的变形。
如果忽略这个因素，就会导致测量结果的偏差。
为了解决这个问题，可以采用改进的气垫结构，让气垫更稳定，以减小其变形程度。
同时，还可以使用更高精度的测量仪器，来检测气垫的变形情况。
这样可以保证实验结果的准确性。
最后，物体与导轨之间存在的非均匀摩擦力也会影响实验结果。
由于摩擦力的大小和方向会随着滑动速度和物体质量的变化而变化，所以很难准确地测量物体的加速度。
为了解决这个问题，可以在导轨表面覆盖一层透明的薄膜，并通过红外测距仪测量物体在不同位置的速度变化。
这种方法可以准确地测量摩擦力的大小和方向，从而得到更精确的实验结果。
综上所述，为了在气垫导轨上验证牛顿第一定律，必须考虑多种因素的影响，避免误差的出现。
减小气垫导轨实验系统误差的分析研究
减小气垫导轨实验系统误差的分析研究
气垫导轨是一种高速精密传动机构，广泛应用于加工等领域。
但由于气垫导轨本身的特性及制造工艺的不可避免的误差，系统精度容易受到影响。
因此，减小气垫导轨实验系统误差是一个需要研究的重要问题。
首先，根据气垫导轨的特性，需要考虑气体的流动和压力分布等因素。
气垫导轨系统的误差主要有静态误差和动态误差两种。
静态误差包括平移误差和旋转误差，而动态误差则是指气垫导轨系统的振动、波动等。
针对气垫导轨平移误差问题，可以采取加强气垫导轨的制造工艺，提高气门设备精度等方式来解决。
对于旋转误差，可以通过进一步完善气垫导轨结构设计，改进加工工艺等方法来减小误差。
另外，动态误差的研究也是十分重要的。
动态误差主要包括振动和波动，这些误差会对气垫导轨系统的运行产生严重影响。
因此，可以采取增加减震措施、改善气垫导轨系统的密封性、设计更为合理的气垫导轨等方式来有效减少气垫导轨系统的动态误差。
总之，减小气垫导轨实验系统误差是一个需要认真研究和解决的问题。
除了完善制造工艺和提高设备精度外，还需要深入理解气垫导轨的特性和运行机理，采取相应的措施来优化系统性能，提高精度和稳定性。
物理学本科毕业论文 气垫导轨实验中系统误差的分析
本科毕业论文题目: 气垫导轨实验中系统误差的分析学院：物理与电子科学学院班级：姓名：指导教师：职称完成日期：年月日气垫导轨实验中系统误差的分析摘要：气垫导轨是目前力学实验中较精密的实验设备。
但是任何一种精密的仪器都从在着系统误差，这也是所有实验设备无法避免的一种现象，本文建立了一个修正以后的实验公式，将这种系统误差尽量回避到最小，使实验结果更加理想。
在实验的基础上本文提出了一种新的处理误差的方法—修正公式法即用补偿的方法使实验结果更加理想。
并且最后通过理论验证了这种方法的合理性。
关键词：气垫导轨；系统误差；绝对误差；相对误差目录0 引言 (1)1 气垫导轨的实验原理 (1)1.1 近似无摩擦 (1)1.2 精确计时 (1)1.3气垫导轨的构造 (1)1.4 气垫导轨的工作原理 (2)2 实验部分 (2)2.1 用气垫导轨实验探究牛顿第二运动定律 (2)2.1.1 实验原理 (2)2.1.2 实验过程 (4)2.1.3实验结果及分析 (4)2.2 气垫导轨实验中的系统误差 (6)2.2.1 粘性阻力 (6)2.2.1.1 粘滞性阻力的影响 (6)2.2.1.2 降低粘性阻力对实验精度的影响 (6)2.2.2 滑轮与细线间的摩擦阻力 (8)2.2.2.1 摩擦阻力的影响 (8)2.2.2.2 摩擦阻力的测量 (9)3 结果与验证 (10)3.1结果 (10)3.2实验验证 (10)4 结论 (12)参考文献 (13)0 引言通过自己亲自做实验后得到气垫导轨中如果实验的过程不合理，则在这样精密的仪器中也会存在较大的系统误差，造成的实验结果不理想。
本文采用对系统误差补进的方法使实验的结果更加接近真实值。
1 气垫导轨的实验原理1.1 近似无摩擦气垫导轨中的滑块可以看成近视无摩擦的运动是由于与从气垫导轨配套的实验装置气泵中吹出的压缩空气可以对导轨上的滑块产生漂浮的作用，使滑块脱离气垫导轨表面而运动从而不直接与导轨接触，因此滑块在导轨上的运动可以看成近视无摩擦运动。
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3、利用小滑块，配重块4块，砝码1只，砝码盘等附件验证a1/M的关系4、利用小滑块，配重块4块，砝码5只，砝码盘等附件验证F a的关系预习中遇到的问题及思考：1、在实验中如何调节导轨水平？答：先进行粗调，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。
实验二十四 气垫导轨实验中系统误差的分析与补正
实验二十四 气垫导轨实验中系统误差的分析与补正 实验目的学习分析发现并对系统误差进行修正的方法。
实验器材气垫导轨、滑块，条形及U 型挡光片，光电门，数字毫秒计或多用数字测定仪，垫块若干，米尺，游标卡尺及固定游标卡尺的支座（游标卡尺设有游标的微动螺丝）。
实验原理实验中，由于系统误差的存在，必然影响测量结果的精确性，特别是当随机误差较小时，系统误差就成为影响测量精确度的主要因素。
历史上，一些物理常量精确度的提高，往往得益于系统误差的发现和补正。
因此，制订实验方案时， 如何发现和消除系统误差就特别重要。
但系统误差的处理不像随机误差那样有完整的理论和方法，需要根据具体情况采取不同的处理方法。
在某种意义上说，有赖于实验者的实验素质，实际经验的积累和巧妙的实验技巧。
本实验通过对存在于气垫导轨实验中的系统误差的分析处理实例，学习分析发现并对系统误差进行修正的方法。
气垫导轨是目前力学实验中一种较精密的仪器，在气垫导轨实验中，由于气垫对滑块产生的漂浮作用，避免了容易引起实验误差的滑动摩擦力的影响；另一方面，在计时上又采用了光电计时的方法，使时间测量达到很高的精度。
照例，气垫实验理应得到更高的精确度。
但事实上，如果实验方法不合理，或者没有对实验过程中的系统误差作适当的补正，则这些系统误差也将在气垫导轨这种灵敏的仪器上反映出来，造成实验结果不理想。
因此，深入分析气垫导轨实验中系统误差的来源和修正的方法成为气垫导轨实验中十分重要的问题。
下面分别讨论气垫导轨实验中常见的几种系统误差及修正方法。
1、粘性内摩擦阻力所引起的系统误差滑块在导轨上运动时，虽然没有滑动摩擦阻力，但要受到粘性内摩擦阻力的作用，从而对滑块的运动产生一定的影响，造成附加的速度损失。
可以证明，当滑块的速度不是很大时，单纯在粘性内摩擦阻力作用下，其相应的速度损失△u 为△u = -s m b（24-1）式中，b 为粘性阻尼常量，可按实验A-5提供的方法测量，m 为滑块的质量，s 为滑块运动所经过的距离。
气垫导轨实验
气垫导轨上的实验（综合）气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫，使滑块“漂浮”在气垫上，从而消除了接触摩擦。
虽然仍然存在着空气的粘滞阻力，但由于它极小，可以忽略不计，所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。
由于滑块作近似的无摩擦运动，再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用，时间的测量可以精确到0.01ms （十万分之一秒），这样， 就使气垫导轨上的实验精度大大提高，相对误差小，重复性好。
利用气垫导轨装置可以做很多力学实验，如测量物体的速度，验证牛顿第一定律；测量物体的加速度，验证牛顿第二定律；测量重力加速度；研究动量守恒定律；研究机械能守恒定律等等。
一、测量物体的速度，研究牛顿第一运动定律 （这部分内容见教材）二、测量物体的加速度，研究牛顿第二运动定律 （这部分内容见教材） 三、测量重力加速度 实验目的：1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、用气垫导轨装置测量本地的重力加速度。
实验仪器：气垫导轨（QG —1.5mm ）、气源（DC —2D ）、滑块、垫片、光电门、电脑计数器（MUJ —6B ）、游标卡尺（0.02mm ）、卷尺（2m ）。
实验原理:先将导轨调节成水平状态，然后再用垫片将导轨垫成倾斜状态。
设垫片高度为H ，导轨单脚螺丝到双脚螺丝连成的距离为Ｌ，滑块在导轨上所受的粘滞阻力忽略不计，则导轨所受的合外力就是重力的下滑分力，为：sin HF mg mgLθ==。
又根据牛顿第二定律，有F ma =，即Hmgma L=，所以 L g aH=。
实验时，在Ｈ不变的条件下多测几组a ，取平均值a ，则L g a H=。
实验内容与步骤：１、将气垫导轨调成水平状态先粗调（静态调平），后细调（动态调平）。
２、依次在单脚螺丝下垫1块垫片、2块垫片、3块垫片、4块垫片，逐渐改变倾斜高度H，并用卡尺测量H。
对于每个H都测4次a，取a，求g。
然后比较4个g，看它们与本地g的公认值的差别，哪一个与公认值相差最小。
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20**大学生物理实验研究论文气垫导轨研究物体的运动实验的系统误差分析***（********）（东南大学 ****,南京 210096）摘要：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备。
通过亲身实验发现，系统误差不可避免的存在着。
所以，本论文基于实验，从实验原理出发，对气垫导轨在实验中由于各种系统因素引起的系统误差进行定量的分析，发现其原因并提出减小其系统误差的方法。
关键词：气垫导轨；系统误差；误差分析；气体粘滞阻力Air track the movement of objects in the system error analysis of experiment***((******, Southeast University, Nanjing 210096)Abstract: The air track is designed to study the phenomenon of no mechanical friction experiment. It was found by hand, there are inevitable systematic errors. Therefore, it is based on experiments, starting from the experimental principle on the air track system in the experiment due to various factors of the system error quantitative analysis, we found reasons and reduce the system error.key words: air track; system error；error analysis；viscous force of friction利用气垫导轨，在配以光电计时系统和其他辅助软件，可以对作直线运动的物滑块进行许多研究，如测定速度，加速度，验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐振动的规律等。
然而，气垫实验误差又是难以避免的，它的来源是多方面的，可能是系统误差，也可能是偶然误差。
在此，主要对系统误差进行分析。
如平均速度代替瞬时速度引起的系统误差、空气粘滞阻力引起的系统误差、光电计时的系统误差、气轨不平引起的系统误差等。
并通过对系统误差采用定性的分析方法，提出减小和消除系统误差的思路。
作者简介：*** 1 气垫导轨的实验原理1.1 近似无摩擦气垫导轨表面分布着许多小孔，气泵打开后，压缩空气从这些小孔中碰触，在气垫导轨和滑块之间形成了大约0.1mm厚的空气层，即气垫。
由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上可作近似无摩擦的运动。
1.2 直线运动中速度的测量气垫导轨实验通常采用U 型挡光片测量速度，如图所示：沿直线运动的物体，在t ∆时间内位移为x ∆，平均速度，当0→∆t 时，平均速度趋近于一个极限，物体运动的瞬时速度。
在实验中，直接用定义式来测量物体上某点的瞬时速度是很困难的，一般在一定的误差范围内用平均速度代替瞬时速度的测量。
1.3 匀变速直线运动中加速度的测量12,v v 分别为是21,t t 时刻的瞬时速度，t ∆为挡光片通过两个光电门的时间间隔。
1.4 牛顿第二定律的验证 如图所示：'M 为系统的总质量、M 为滑块质量、m 为小桶质量、1m 为砝码质量、n 为砝码的个数、k1、k2分别为m a ∝图、'1M a图的斜率。
运动方程为：方程解得：1.5 平均速度代替瞬时速度理论上测量加速度使用瞬时速度，实验中使用平均速度，只有当0,0→∆→∆t x 时，平均速度接近瞬时速度。
2 原理及实验中存在的系统误差及其分析2.1 平均速度代替瞬时速度带来的系统误差在气垫导轨实验中，常常需要测量滑块在导轨上作匀加速度直线运动时的加速度，若不考虑粘性摩擦阻力的影响，一般用下两式求滑块运动的加速度：ABAB t v v a -=2sv v a 2A 2B -=式中A v ，B v 本应是滑块过两光电门A 、B 时的瞬时速度，AB t 是相对于两瞬时的时间间隔，s 为两光电门间的距离。
由于在实验中，一般是采用U 型挡光片(其宽度为d)来测瞬时速度，因为此时光电计时器所记录的时间t 就是滑块移动距离d 所用的时间，则根据速度公式可得滑块通过光电门的平均速度可： tdv =当挡光片宽度d 很小时(一般lcm 左右)，测到的平均速度近似等于瞬时速度，于是在实验中用此平均速度代替瞬时速度就会给实验结果带来误差。
2.2 粘滞性摩擦阻力带来的系统误差根据流体力学有关理论得出滑块在气轨上运动时所受的阻力包括：气垫层粘滞阻力、喷射阻力和非气垫层粘滞阻力。
任何实验装置都不是绝对理想的，气垫导轨也一样，它虽然利用了气垫技术(气垫导轨是一个一端封闭的中空长直导轨，表面上有一排排小孔，压缩空气从小孔喷出，从而在导轨表面与运动物体滑块间形成一层很薄的“气垫”或“气膜”，由于气垫的漂浮作用，使运动时的接触摩擦阻力大大减小)实现了低摩擦，但实际上滑块的运动仍要受到气垫层的粘性摩擦阻力和空气阻力的影响。
一般由于滑块表面通常制作得比较光滑，并且也不厚，因而，空气阻力相对于气垫层的粘性摩擦阻力小的很多。
所以，对于气垫导轨上运动的滑块，一般只考虑气垫层的粘性摩擦阻力。
由于滑块与气垫导轨之间的空气层的运动可看成层流，层流是分层的，它与理想流体的运动有类似之处，但又有区别。
对于层流来说，相邻的流层之间是存在摩擦力的，此摩擦力为内摩擦力，它是由于上部被滑块带着流动的流体流得较快，上层的流体就会牵动下部流体跟着流动，这种牵引力称为黏性力，也就是气垫层的粘性摩擦阻力。
2.3 导轨不平直带来的系统误差在气垫导轨实验中，总是把导轨作为一根理想的平直导轨来看待．实际的导轨总不是完全甲直的．气垫导轨在长时间使用之后难免都会有损伤致使导轨曲折等。
尽管实际导轨和理想平直导轨之间的高度差很小，一般不超过o ．02 cm ，但在某些实验中仍可造成不容忽视的系统误差。
2.4 光电计时器带来的系统误差用光电计时法测速度是根据如下的公式：t sv ∆∆=式中t ∆是挡光片挡光的时间，而△s 是所用挡光片的几何宽度．气垫导轨实验中所用的挡光片有条形挡光片及中间开槽的挡光片，△s 代表的几何尺寸如图（ａ）、（ｂ）所示．实验中，如不适当地选用条形挡光片用毫秒计的S1挡计时，将产生不可忽略的系统误差．原因在于和所测时间t ∆相应的有效挡光距离△x 不等于挡光片的几何宽度△s ．该系统误差产生的原因如下：光电计时的基本原理在于投射于光电管的光被挡光时，引起电阻及光电管两端的电压变化，当其电压达到一定阈值时，就促使后面的门控制电路“翻转”．产生“计”信号，开始计时，而在逐渐恢复光照时，门控制电路再次“翻转”，从而产生“停”信号，完成一次计时的过程．信号的“记”“停“是在某阙值范围内得以进行，而系统误差产生在这个达到这一阙值过程之中。
3 减小或消除系统误差的一些方法3.1平均速度代替瞬时速度带来的系统误差的修正对于测量滑块在导轨上作匀加速直线运动的加速度 时就得作修正，其修正公式为：上两式中，AB t 为A t 、B t 两瞬时的时间间隔，ｄ为挡光片宽度，ａ为实验测量值，'a 为理论值，ｓ为Ａ、Ｂ两光电门宽度，0s 为滑块初始位置到Ａ光电门的距离，在第一个式中，用（AB t -A t ／２-B t ／２）对两瞬时的时间间隔AB t 进行了修正，在第二个式中对两瞬时时间A t 、B t 进行了修正，从而消除了测量中用平均速度代替瞬时速度所引起的系统误差。
另外，由第二式还可看到，若要减小实验中用平均速度代替瞬时速度引入的误差，可把0s 适当加大些，也即是在实验中，尽量增大滑块初始位置与第一光电门的距离来减小此实验误差。
2.4 导轨不平直带来的系统误差的修正实验中所用的气垫导轨一般都是经过精细加工已达到相当平直，但由于经过长期使用和一年四季气温的循环变化，其实已产生了变形，于是影响对气垫导轨调平。
由实验知道，一般由于地球重力场的影响，气垫导轨的变形大多数情况与支点位置有关，并且是相对两支点位置对称的。
假设两支点Ａ、Ｂ处与两支点中间Ｃ点处的最大高度差为Ｈ，则可由动能定理计算出滑块从支点Ａ处（或Ｂ处）运动到Ｃ点处的速度变化的绝对误差，即由动能定理得：因为所以分析结论式可知：在调平的气垫导轨上，滑块运动速度愈小，气垫导轨不平直给实验结果造成的误差 愈大，因而实验中不宜让滑块速度过小，若滑块速度太快，会使气垫层的粘性阻力增大，那么滑块速度应在多大为好呢？ 经验上，一般是使滑块速度在30cm/ms 左右，此时因气垫导轨导致的滑块速度的变化也很小，可减小实验中由此引入的系统误差。
3.3 导轨正确使用对系统误差的修正气垫导轨对轨面的要求很高，必须被加保护，切勿压，划，敲，磨，以免损伤。
导轨表面和与其接触的滑块内表面都是经过精密加工的，两者配套使用，不得随意更换。
严禁在导轨未通气前将滑块放在导轨上滑动。
更换或安装滑块上的附件时，都必须把滑块从导轨上取下再操作。
实验结束，应将滑块从导轨上取下，平放在附件箱中。
如果导轨的表面或者滑块内表面粘有污物，可用棉花球沾少许酒精，将污物擦拭干净。
导轨表面要保持洁净。
导轨表面的气孔被油泥尘埃堵塞，发现气孔堵住，可用小于孔径的细钢丝疏通。
实验完毕应罩上防护罩，导轨严禁放在潮湿或有腐蚀气体的地方。
4 结束语运用气垫导轨实验的实验原理有很多，而实际的气垫导轨实验中存在着很多的系统误差也不少，本文中不可能一一列举，只是列出本人在实验中体会较明显的误差，进行查阅分析。
并综合了查询的资料信息，给出了一些比较容易理解的误差修正方法。
不足之处，恳请斧正。
参考文献：[1] 钱枫，潘人培.大学物理实验[M] .北京，高等教育出版社. 2005.11.P59~69[2] 章梓雄，董曾南. 粘性流体力学[M]. 北京,清华大学出版社.,1998.[3] 赵世武.气垫导轨实验中系统误差分析和修正.淮北煤师院学报(自然科学版)2003,24(1)[4] 姚萍.浅析气垫导轨上的系统误差.贵州，黔西南民族师范高等专科学校学报.2004(3)[5] 董刚. 减小气垫导轨实验系统误差的分析研究.云南楚雄师范学院学报 2009，24(6)。