气轨上的物理实验

气垫导轨上的物理实验内容介绍实验仪器简介实验目的实验原理实验内容与操作步骤注意事项思考与讨论一、实验仪器简介气垫导轨由导轨、滑行器及有关实验附件组成。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，极大地减小了由于摩擦力引起的误差。存储式数字毫秒计与数字计时器存储式数字毫秒计与存储式数字计时器具有存储功能，可做计时、计数等使用。它还可与J2125型气垫导轨配合使用，来测量速度、加速度等物理量，并直接显示实验的速度和加速度的值。二、实验目的熟悉气轨的构造、性能，掌握气轨的调节及操作方法。学习在气轨上测定速度加速度。验证牛顿第二定律。掌握数字毫秒计，正确记录数据。三、实验原理B:完全非弹性碰撞:如果两个滑块碰撞后一起以相同的速度运动而不分开，就称为完全非弹性碰撞。碰撞前后系统的动量守恒，但机械能不守恒。动量守恒定律有A:弹性碰撞:弹性碰撞的特点是碰撞前后系统的动量守恒，机械能也守恒。（1）验证动量守恒定律1102201122mmmmvvvv2222110220112211112222mvmvmvmv尽管像这样用平均速度代替瞬时速度会产生一定误差，但只要物体运动速度较大而加速度又不太大，这种误差也不会太大。0limtsdsvtdt物体做直线运动时，其瞬时速度定义为：根据这个定义，瞬时速度实际上是不可能测量的。因为当时，同时有，测量上有具体困难。我们只能取很小的及相应的，用其平均速度来代替瞬时速度，即svt（2）测量滑块运动的瞬时速度（3）测量滑块运动的加速度0vvat2202vvas2012svtat在实验中使用的毫秒计只能从0时刻开始计时，运动方程为：实验时，让滑块由导轨最高端（或某一固定位置）静止自由下滑，即可测得不同位置S0,S1,S2,．．．．．处各自相应的速度和加速度值，如图所示。四、实验内容与操作步骤（一）验证动量守恒定律A、在弹性碰撞情形下(1)在质量相等（即m1=m2）的两个滑块上，分别装上弹性碰撞器。(2)将滑块m2置于两个光电门之间，令其初速度等于零。将滑块m1放在气轨任一端，令其运动，经过第一个光电门记录碰前速度为v10。两滑块相碰后，m2滑块以速度v2向前运动，滑块m1以速度v1运动，测出两滑块碰后运动速度v1和v2。(3)重复（2）步，进行多次测量。(4)列表记录弹性碰撞前后的各个速度，计算碰撞前后的总动量。(5)验证动量守恒定律。B、在完全非弹性碰撞情形下（1）在质量相等（即m1=m2）的两个滑块上，分别装上完全非弹性碰撞器（尼龙塔）。（2）将滑块m2置于两个光电门之间，令其初速度等于零。将滑块m1放在气轨任一端，令其运动，经过第一个光电门记录碰前速度为v10。两滑块相碰后，两滑块以相同的速度v向前运动，当m2经过第二个光电门时记录的速度就是两滑块相撞后的速度v。（3）重复（2）步，进行多次测量。（4）列表记录弹性碰撞前后的各个速度，计算碰撞前后的总动量。（5）验证动量守恒定律。（二）验证牛顿第二定律1、测量滑块在倾斜导轨上作匀加速直线运动时任一位置处的瞬时速度v（1）在倾斜导轨上任一位置处放置一光电门。（2）使滑块从导轨最高处（或某一固定位置）静止自由下滑，由存储式数字毫秒计测出滑块经过光电门的速度，进行多次测量，取平均值。（3）改变滑块的位置，再自由释放，然后重复步骤（2）。2、加速度的测量（1）在倾斜气轨上任意两个位置处放置两个光电门。（2）使滑块从导轨最高处（或某一固定位置）静止自由下滑，由存储式数字毫秒计测出滑块在两个光电门之间经过时的加速度a，进行多次测量，取平均值。（3）改变滑块位置，再自由释放，然后重复步骤（2）。3、验证牛顿第二定律sinhaggL五、注意事项1.气孔不喷气时，不准将滑行器在导轨上来回滑动。2.每次实验前,都要把气轨调到水平位置。包括纵向和横向水平。否则滑行器就不能顺利地滑行。3.气轨表面不允许有尘土污垢，使用前需用干净棉花蘸酒精将轨面和滑行器内表面擦净。4.接通气源后，须待导轨空腔内气压稳定、喷气流量均匀之后，再开始做实验。5.导轨与滑行器配合很严密，轨面和滑行器内表面有良好的直线度、平面度和光洁度。所以，轨面和滑行器内表面要防止磕碰、划伤和压弯。6.在气垫导轨上做实验时，配合使用的另附件很多，要注意将零附件放在专用盒里,不要弄乱。尤其各种螺旋弹簧，纠缠在一起后很不容易分开，软弹簧还容易损坏。轻质滑轮、挡光框以及一些塑料零件，要防止压弯、变形、折断。7.不做实验时,导轨上不准放滑行器和其它东西。六、思考与讨论1．用平均速度代替瞬时速度的依据是什么？必须保证哪些实验条件？2．如果没有天平，我们是否能用气轨与存储式数字毫秒计来测出物体质量？简述其步骤。3．如果滑块在运动中受到一定的阻力作用，那么实验测得的加速度是否为滑块真实的加速度（在误差范围内）？为什么？4．当分别改变本实验的某一条件（如滑块以不同的初速度下滑，滑块上附加重物，改变导轨的倾斜度）时，对滑块的加速度是否影响？分析加速度的大小与哪些因素有关。