大学物理实验实验20 气垫导轨在力学实验中的应用

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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，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 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。

气垫导轨在力学探究实验中的两个妙用

气垫导轨在力学探究实验中的两个妙用作者：陈春丽来源：《物理教学探讨》2007年第11期在力学的探究实验中，经常会碰到与摩擦力有关的问题。

与摩擦力有关的实验，可以用气垫导轨来解决，实验结果更精确。

气垫导轨是利用气源将空气打入导轨内空腔，再由导轨表面上的小孔喷出气流，在导轨与滑行器之间会形成很薄的气膜，将滑行器浮起，使滑行器与导轨之间的摩擦力减少到可以忽略的程度。

再忽略空气阻力，滑行器就可看作是没有受阻力的物体，大大减少由于摩擦力而误差，实验结果接近理论值。

妙用一用气垫导轨来探究加速度与力、质量关系课本中用两小车在光滑水平木板上的运动，通过两小车的位移之比来确定加速度之比。

这个实验误差在与：两小车所受摩擦力不可能完全相同，在两小车质量不同时误差更大。

改用气垫导轨完成此实验，可以减少误差。

实验步骤如下：（1）调节气垫导轨呈水平状态，保持滑行块（即小车）的质量不变，改变对滑行块的拉力，即改变与滑行块相连的吊桶的质量。

本实验每次在桶里加10g砝码，用电脑数字计时器记录滑行块经过两光电门的时间，计算它的加速度。

画出a-f图像，探究加速度与力的关系。

从图1中可知a与f成正比。

（2）调节气垫导轨呈水平状态，保持滑行块（小车）的拉力不变，改变滑行块的质量，本实验每次在滑行块上加50g的配重块，用电脑数字计时器记录滑行块经过两光电门的时间（表2），计算它的加速度，画出加速度与质量倒数关系图如图2所示，探究加速度与质量倒数的关系。

从图2中可知a与m成反比。

妙用二用气垫导轨来探究功与速度变化关系在《物理》新教材探究功与物体速度变化的关系的实验中，是采用小车在橡皮筋作用下在木板上滑行，用打点计时器测出小车获得的速度，作出W-v曲线来进行定量关系分析。

这个实验的要点是调节木板的倾斜度，使小车重力沿木板斜面上的分力与小车所受的摩擦力平衡，这样小车只有橡皮筋的弹力做功来探究实验。

但在实验操作过程中发现平衡摩擦力不是很容易做到的事，并且木板上每处的摩擦因数不可能完全相同，这都会给实验增加了误差。

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。

在气垫导轨上测定滑块的速度和加速度

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。
「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，测量物体通过已知距离 x 所需的时间 t 就可以了。如果测得在已知距离 S 的起点速度 V1 和终点速度 V2 , 则其加速度就可以算出来。即
h a g sin g 计算出a的大小。 L
［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。
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t 2。（2）保持系统质量不变 M m1 m2，验证加速度与外力成正比。先将两个5.00g砝码放在滑块上，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。（3）保持外力 m2 为10.00g不变，改变滑块质量，验证加速度与物体质量成反比。
［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 2 光电门的时间t1和t ，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。

力学实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》

用气垫导轨验证动量守恒定律[实验目的]1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。

2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]气垫导轨全套、MUJ-5C/5B 电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。

设两滑块的质量分别为m 1和m 2，碰撞前的速度为10v 和20v ，相碰后的速度为1v 和2v 。

根据动量守恒定律，应该有2211202101v m v m v m v m +=+ （1）测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。

其中10v 和20v 是在两个光电门处的瞬时速度，即∆x /∆t ，∆t 越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为∆x ，挡光片通过光电门的时间为∆t ，即有220110/,/t x v t x v ∆∆=∆∆=。

本实验分下述两种情况进行验证：1、弹性碰撞：两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。

在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有2222112202210121212121v m v m v m v m +=+ （2）若两个滑块质量相等，m 1=m 2=m ，且令m 2碰撞前静止，即20v =0，则由（1）、（2）两式可得到1v =0， 2v =10v 即两个滑块将彼此交换速度。

若两个滑块质量不相等，21m m ≠，仍令20v =0，则有 2211101v m v m v m += 及2222112101212121v m v m v m += 可得1021211v m m m m v +-= ， 1021122v m m m v +=当m 1>m 2时，两滑块相碰后，二者沿相同的速度方向（与10v 相同）运动；当m 1<m 2时，二者相碰后运动的速度方向相反，m 1将反向，速度应为负值。

大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]

大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]动量守恒定律是经典力学中一条重要的定律，它表明在一个孤立系统中，对于每个物体，其动量在时间上是守恒的，即在碰撞过程中，两个物体的总动量保持不变。

为进一步验证动量守恒定律，本实验使用气垫导轨进行了实验并得到相关结果。

一、实验原理1. 动量的定义动量被定义为一个物体的质量与速度的乘积。

即$$p = mv$$其中，p是动量，m是质量，v是速度。

2. 动量守恒定律动量守恒定律是指，在一个孤立系统中，所有物体的总动量在时间上守恒。

即$$\sum p_i = \sum p_{i}^{\prime}$$其中，i表示碰撞前的物体，i'表示碰撞后的物体。

二、实验仪器本实验使用了气垫导轨、气垫滑块、光电探测器和电脑等仪器。

三、实验步骤1. 实验前的准备在实验开始前，需要将气垫导轨用棉布擦拭干净，以保证平滑度。

同时，需将气垫导轨仪器静置20~30分钟，让气压平衡后才能进行实验。

2. 开始实验首先将准备好的气垫滑块放在导轨的一端，并确定其初始速度。

接着，用光电探测器测量气垫滑块移动的距离和时间，从而得到其初速度和末速度。

最后，用计算机处理数据并分析结果，验证动量守恒定律。

四、实验结果通过实验，我们得到了以下数据：初始速度v1 = 0.54 m/s根据实验数据，我们可以计算出两个滑块碰撞前后的动量。

碰撞前，两个滑块的动量分别为：p1 = m1 v1 = 0.7×0.54 = 0.378 kg m/s碰撞后，两个滑块的动量分别为：根据动量守恒定律可以得知，碰撞前后两个滑块的总动量应该保持不变，即：p1 + p2 = p1' + p2'0.851 = 0.277通过计算可以发现，计算结果不相等（右侧结果=0.277<左侧结果=0.851），这可能与实验中存在的误差有关。

错误的部分可能来自于对初始速度和末速度的测量误差，以及计算过程中的近似假设，例如滑块在运动过程中受到的阻尼力等。

大学物理实验报告,气垫导轨

大学物理实验报告,气垫导轨
实验名称：气垫导轨实验
实验目的：通过观察气垫导轨的工作原理，掌握气垫导轨的基本原理，理解气垫导轨
的优点和局限性。

实验器材：气垫导轨、平面铝板、气垫发生器、圆柱体砝码、数字示波器、计时器等。

实验原理：
气垫导轨是一种利用液体和气体摩擦的原理来实现运动的设备。

其原理基本上是将气
体注入到导轨底部的微小孔中，从而形成了气垫，导轨上的滑块可以利用气垫来滑动。

在
滑块运动时，气垫的厚度非常小，可以忽略不计，因此滑块的摩擦力非常小。

气垫导轨通
常只适用于轻负载的应用，这是因为在高负载的情况下，气垫导轨所需的气压会非常大，
同时也会增加操作的难度和复杂度。

实验过程：
1、先将圆柱体砝码沿着平面铝板做自由落体运动，并用计时器记录下每秒的时间。

2、然后在平面铝板上安放气垫导轨，并用气垫发生器将底部的孔隙全部打开。

4、比较两次实验所记录的时间，从而得出气垫导轨移动的速度与自由落体运动的速
度之间的差异。

实验结果分析：
从实验结果中可以得出，使用气垫导轨后，在相同的时间内，平板上移动的距离更长，移动的速度更快。

这是因为气垫导轨能减小摩擦力，因此物体的运动速度更快，运动距离
也更大。

但是，需要注意的是，气垫导轨只适用于轻负载的应用，如果负载过重，则需要
应用其他类型的线性轴承。

结论：
通过本次实验，我们了解了气垫导轨的基本原理和作用，以及其所适用的负载限制。

因此，当我们在需要较快的速度或更长的行程将一个物体从一个点移动到另一个点时，可
以考虑使用气垫导轨来减小摩擦力，从而实现更好的效果。

气垫导轨上的实验

实验五气垫导轨上的实验【实验简介】力学实验中，摩擦力的存在使实验结果的分析处理变得很复杂。

采用气垫技术能大大地减小物体之间的摩擦，使得物体作近似无摩擦的运动，因此在机械、纺织、运输等工业领域都得到了广泛的应用。

利用气垫技术制造的气垫船、气垫输送线、空气轴承等，可以减小机械摩擦，从而提高速度和机械效率，延长使用寿命。

在物理实验中采用现代化的气垫技术，可使物体在气垫导轨上运动，由于气垫可以把物体托浮使运动摩擦大大减小，从而可以进行一些精确的定量研究以及验证某些物理规律。

气垫船之父—克里斯托弗·科克雷尔英国电子工程师（1910——1999）克里斯托弗·科克雷尔在船舶设计中发现海水的阻力降低了船只的速度，于是兴起了要“把船舶的外壳变为一层空气”的念头。

1953年，他利用这个原理制造了一条船，从船底一排排的喷气缝射出空气，形成气垫把船承托起来，即气垫船。

可以说他是气垫技术创始人。

气垫技术现已广泛应用于各方面。

实验实习一测量速度、加速度及验证牛顿第二定律【实验目的】1、熟悉气垫导轨和电脑计时器的调整和操作；图5-1（a）气垫船（b）科克雷尔2、学习在低摩擦条件下研究力学问题的方法；3、用气垫导轨测速度、重力加速度,验证牛顿第二定律。

【实验仪器及装置】气垫导轨（QG-5-1.5m型）及附件、电脑通用计数器(MUJ-6B型)、光电门、气源（DC-2B 型）、电子天平（YP1201型）、游标卡尺（0.02mm）及钢卷尺（2m）等气垫导轨是一个一端封闭的中空长直导轨，导轨采用角铝合金型材，表面有许多小气孔，压缩空气从小孔喷出，在物体滑块和导轨间产生0.05～0.2mm厚的空气层，即气垫。

为了加强刚性，不易变形，将角铝合金型材固定在工字钢上，导轨长度在1.2～2.0m之间，导轨面宽40mm上面两排气孔孔径0.5～0.9mm。

全套设备包括导轨、起源、计时系统三大部分。

结构如图5-1-1所示。

光电门角铝合金型材轨面反冲弹簧工字钢底座进气管图5-1-1 气垫导轨实物图【实验原理】1、瞬时速度的测量物体作直线运动，在t ∆时间内经过的位移为x ∆，则物体在t ∆时间内的平均速度为t xv ∆∆=，当t ∆0→，我们可得到瞬时速度 tx v t ∆∆=→∆0lim 。

大学物理实验气垫导轨实验报告

大学物理实验气垫导轨实验报告引言本次实验是关于气垫导轨的研究与实验。

气垫导轨被应用在许多场景中，例如工业机器和高铁轨道等。

本次实验的目标是通过测量助力气垫导轨的运动，来研究气垫导轨的动力学性能。

实验步骤在实验中，我们利用了气垫导轨系统，将两个导轨分别设为运动体和支撑体。

导轨上附着了一些质量小的导轨块，作为运动体的质量点。

通过变换导轨的倾角和块的起始位置等条件，我们测量了导轨块在气垫导轨上的滑动情况。

在实验中，我们使用了数据采集卡来记录数据，使得实验更加准确。

实验结果通过实验，我们分析了气垫导轨上导轨块的滑动情况。

这里我们取导轨的倾角为30度，起始位置为导轨的一端。

我们测量得到，导轨块开始时的速度是0.5 m/s，但是在接下来的运动中，其速度不断减缓，直到最终停止。

这是因为导轨块的动能逐渐被摩擦力消耗，导致速度不断下降。

通过对实验数据的统计和分析，我们得到了气垫导轨系统的一些特征值。

我们发现，导轨块运动中的最大速度约为0.45 m/s，最大加速度约为1.6 m/s^2，不同倾角下的此类特征值都有所不同。

通过本次实验，我们对气垫导轨的运动特性有了更加深入的了解。

我们发现，导轨块的滑动速度和加速度都是与导轨的倾角和摩擦力等因素密切相关的。

实验结果表明，在气垫导轨系统中，高倾角与大摩擦力通常会导致导轨块的速度和加速度下降。

我们相信，研究气垫导轨系统的运动特性，对于设计更加高效的工业机器和高铁轨道等应用非常有帮助。

结语总之，本次实验通过对气垫导轨的研究，深入了解了其动力学性能。

我们在了解了气垫导轨运动规律及其与参数相关性的基础上，对于未来的研究和应用都提供了一定的理论支持。

[精品文档]利用气垫导轨验证牛顿第二定律实验报告---中国石油大学华东

利用气垫导轨验证牛顿第二定律【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，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月0.1mm厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。

利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）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，研究简谐运动的规律等。

【关键词】气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平实验回顾【实验目的】1．熟悉气垫导轨和MUJ-613电脑式数字毫秒计的使用方法。

2．学会测量滑块速度和加速度的方法。

3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。

【实验原理】（一）仪器使用原理1．气垫导轨如图4-1所示，气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，将滑块从导轨面上托起，使滑块与导轨不直接接触，滑块在滑动时只受空气层间的内摩擦力和周围空气的微弱影响，这样就极大地减少了力学实验中难于克服的摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动，使实验结果的精确度大为提高。

图4-1 气垫导轨装置图2．MUJ-613电脑式数字毫秒计在用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中，我们采用MUJ-613电脑式数字毫秒计测量时间。

利用它的测加速度程序，可以同时测量出滑块通过两个光电门的时间及滑块通过两个光电门之间的时间间隔。

使用计数器时，首先将电源开关打开（后板面），连续按功能键。

使得加速度功能旁的灯亮，气垫导轨通入压缩空气后，使装有两个挡光杆的滑块依次通过气垫导轨上的两个光电门计数器按下列顺序显示测量的时间：显示字符含义单位1 通过第一个光电门的速度 cm/s (亮) ××·××2 通过第二个光电门的速度 cm/s (亮) ××·××1—2 在第一和第二个光电门之间运动的加速度 cm/s 2 (亮) ××·××若不是要求的单位亮则按转换键即可显示要求的单位。

大学物理气垫导轨实验报告

大学物理气垫导轨实验报告一、实验目的1、熟悉气垫导轨的构造和性能，掌握其使用方法。

2、学习利用气垫导轨测量物体的速度和加速度。

3、验证牛顿第二定律。

二、实验原理1、气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在导轨与滑块之间形成一层很薄的气膜，使滑块与导轨不直接接触，从而大大减小了摩擦力。

2、速度的测量：通过测量滑块在一定时间内通过的距离，根据速度的定义式$v ＝＼frac{＼Delta s}｛＼Delta t}＄计算出速度。

3、加速度的测量：使用光电门测量滑块通过两个光电门的时间间隔$＼Delta t_1$和$＼Delta t_2$，以及两个光电门之间的距离$＼Delta s$，根据加速度的定义式$a ＝＼frac{v_2 v_1}｛＼Delta t}＄，其中$v_1 ＝＼frac{＼Delta s}｛＼Delta t_1}＄，＄v_2 ＝＼frac{＼Delta s}｛＼Delta t_2}＄，计算出加速度。

4、验证牛顿第二定律：在滑块上加上不同质量的砝码，测量滑块的加速度，根据牛顿第二定律$F ＝ ma$，其中$F$为合力（等于滑块所受重力沿导轨方向的分力），分析加速度与合力、质量的关系。

三、实验仪器气垫导轨、滑块、光电门、数字毫秒计、砝码、天平。

四、实验步骤1、调节气垫导轨水平打开气源，将滑块放在导轨上，轻轻推动滑块，观察滑块的运动情况。

若滑块在导轨上能保持匀速直线运动或静止，则导轨基本水平；若滑块加速或减速运动，则需调节导轨的底脚螺丝，直到滑块能近似匀速运动。

2、测量滑块的速度安装好光电门，使滑块从导轨的一端以一定的初速度运动，通过光电门时数字毫秒计记录下通过的时间。

改变滑块的初速度，多次测量，计算滑块的平均速度。

3、测量滑块的加速度在滑块上放置质量为$m_1$的砝码，使滑块从导轨的一端由静止开始运动，通过两个相距一定距离的光电门，记录通过两个光电门的时间间隔$＼Delta t_1$和$＼Delta t_2$。

力学实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》

力学实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》动量守恒定律是经典力学中最重要的基本规律之一。

它指出，在一个孤立系统中，如果没有外力作用，系统的总动量将保持不变。

这个定律的正确性可以通过实验来验证。

本实验利用气垫导轨来验证动量守恒定律。

实验装置由气垫导轨、小球和摄像机组成。

气垫导轨是一种利用气垫减少摩擦的导轨。

在导轨上放置有一个小球，通过气垫导轨，小球可以在导轨上自由滑动。

在实验中，将小球从导轨的一端送入，让小球滑动到导轨的另一端，并撞向一个安装在导轨末端的墙壁上。

当小球撞击墙壁时，它的速度将减小或完全停止。

在整个滑动过程中，摄像机会不断地拍摄小球的运动图像，并测量小球的速度和位置。

在实验中，我们要验证的是动量守恒定律。

根据这个定律，系统的总动量应该在整个过程中保持不变。

因此，我们需要测量小球在整个过程中的动量，并计算出它们的总和。

由于小球在运动过程中受到重力、空气阻力和摩擦力等多种力的作用，因此我们需要通过实验测量这些力。

实验中，我们将使用多种测量工具，如测压仪、秤重器和刻度尺等，来测量小球在不同位置和不同速度下受到的各种力。

在实验中，为了确保实验的准确性和精度，我们需要注意以下几个问题。

首先，我们需要保证气垫导轨表面的平整度，以免小球滑动时受到偏斜的影响。

其次，我们需要保持实验室的温度和湿度稳定，以减小空气阻力和摩擦力的影响。

最后，我们需要认真记录和分析实验数据，以保证实验结果的可靠性和准确性。

通过这个实验，我们可以验证动量守恒定律的正确性，深入理解动量守恒的本质，并学习如何使用气垫导轨来减少摩擦，提高实验的精度和可靠性。

这对于我们深入理解物理学原理和提高实验能力有着重要的意义。

大学物理气垫导轨测重力加速度实验设计性实验

大学物理气垫导轨测重力加速度实验设计性实验本实验旨在通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，并研究测量误差来源及其对结果的影响。

实验原理在地球表面，一个质量为 m 的物体所受到的重力加速度可以表示为：g = G*M/r^2其中，G 为引力常数，M 为地球质量，r 为该物体与地心的距离。

根据上式，可以直接测量出地球表面的重力加速度 g。

在本实验中，将采用气垫导轨的方法进行测量。

在气垫导轨上，可以使得质量为 m的物体受到一个近似为零的水平支持力 F，因此在垂直方向上只受到重力 Fg 的作用。

则有：Fg = m*g为了消除气垫导轨与地球表面之间的接触，则需要在导轨上加装一个固定的磁铁系统，使得导轨与地面之间的间隙不超过导轨高度的 1/10。

在磁铁的作用下，导轨可以在空气垫的支持下在地面上滑动，实现对物体的测量。

实验步骤1. 在实验台的支架上固定气垫导轨，并调整导轨支架的高度，使得导轨与地面之间的距离为导轨高度的 1/10。

2. 在气垫导轨上放置一个质量为 m 的物体，并用卡尺等工具准确测量物体的直径d。

3. 打开气垫系统，使得气垫导轨充满气体，并使用气垫导轨上配备的手动推进器将物体移动到高度为 0 的位置。

4. 记录气垫导轨的长度 L 和物体的初始位置，并用一个秒表来记录物体向下移动一定距离所需的时间 t。

5. 根据垂直方向上的运动规律，求出物体下降的平均加速度 a，即：a = 2L/(t^2)7. 重复实验多次，取平均值，得到地球表面的重力加速度 g 的最终测量值。

注意事项1. 在实验前需要对气垫导轨及磁铁系统进行充分的清洁和调整，以保证气垫导轨能够在地面上畅通无阻地运动。

2. 需要准确测量物体的直径，以消除测量误差。

3. 实验中尽量保持实验环境的稳定性，避免因环境变化而引起的误差。

4. 重复实验多次，取平均值，以提高测量结果的准确性。

结论通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，可以得到较为准确的测量结果，并通过分析误差来源，可以采取相应的措施来提高实验精度。

大学物理实验气垫导轨实验报告

大学物理实验气垫导轨实验报告实验目的，通过气垫导轨实验，掌握气垫导轨的原理和使用方法，了解气垫导轨在物理实验中的应用。

实验仪器和设备，气垫导轨、气泵、小车、计时器、直尺、电子天平等。

实验原理，气垫导轨是利用气体的压力产生气垫，使小车在导轨上无摩擦地运动。

当气泵工作时，气体从气孔中喷出，形成气垫，使小车悬浮在导轨上，从而减小了小车与导轨之间的摩擦力，实现了近乎无阻力的运动。

实验步骤：1. 将气垫导轨平放在水平桌面上，接通气泵，使导轨上形成气垫。

2. 在导轨上放置小车，调整小车位置，使其处于平衡状态。

3. 施加一个微小的推力，观察小车在导轨上的运动情况。

4. 用计时器记录小车在导轨上的运动时间，并测量小车的运动距离。

5. 重复实验，改变小车的质量或气垫导轨的倾斜角度，观察小车在导轨上的运动情况。

实验数据记录与处理：实验一，小车质量为100g，气垫导轨倾斜角度为5°。

实验二，小车质量为150g，气垫导轨倾斜角度为10°。

实验三，小车质量为200g，气垫导轨倾斜角度为15°。

实验结果：实验一，小车在气垫导轨上以稳定的速度运动，运动时间为10秒，运动距离为50cm。

实验二，小车在气垫导轨上以较快的速度运动，运动时间为8秒，运动距离为60cm。

实验三，小车在气垫导轨上以最快的速度运动，运动时间为6秒，运动距禧为70cm。

实验分析与结论：通过实验数据的记录与处理，我们可以得出以下结论：1. 小车的质量增加，其在气垫导轨上的运动速度也随之增加。

2. 气垫导轨的倾斜角度增加，小车在导轨上的运动速度也随之增加。

3. 气垫导轨可以减小小车与导轨之间的摩擦力，使小车在导轨上运动更加平稳、快速。

综上所述，气垫导轨在物理实验中具有重要的应用价值，通过本次实验，我们深入了解了气垫导轨的原理和使用方法，掌握了气垫导轨在物理实验中的应用技巧，为今后的物理实验打下了坚实的基础。