《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）力学——气垫导轨实验

气垫导轨实验气垫导轨

气垫导轨实验 气垫导轨

实验目的本实验在倾斜的气垫导轨上用光电计时法研究物体的运动规律验证牛顿第二定律，测量包头地区的重力加速度，验证动量守恒定律通过实验，学习和掌握多功能光电计时器的使用方法

实验目的 本实验在倾斜的气垫导轨上用 光电计时法研究物体的运动规律， 验证牛顿第二定律，测量包头地区 的重力加速度，验证动量守恒定律。 通过实验，学习和掌握多功能光电 计时器的使用方法

原理和方法1.牛顿第二定律1）由于在气轨上，运动物体的摩擦力接近于零，，这为验证牛顿定理创快的质量为码和码盘的总质实验条件。如图了馨糕鑫-滑轮写就上滑块箱莲。芬素缇的變盘角细线跨过情况，则有F= Ma)式中为系统总质量，为系统所受合外力，为系统运动的加速度整在平气轨上的滑块，如果爱到平方向的恒力作用，则滑块在气无上做匀加速运动！分别测量滑块通过两个光电门是的初速度和茉速度，并测出两光电门的简距S，则滑块的加速度为：(2)-VVa=2SMm图一验证牛顿第二定律

原理和方法 • 1.牛顿第二定律 • 1）由于在气轨上，运动物体的摩擦力接近于零，这为验证牛顿定理创 造了良好的实验条件。如图，滑块的质量为，砝码和砝码盘的总质量 为，将砝码盘用细线跨过滑轮与气轨上的滑块相连。分析系统的受力 情况，则有 • (1) • 式中为系统总质量，为系统所受合外力，为系统运动的加速度。 • 放在水平气轨上的滑块，如果受到水平方向的恒力作用，则滑块在气 轨上做匀加速运动。分别测量滑块通过两个光电门是的初速度和末速 度，并测出两光电门的间距S，则滑块的加速度为： • （2） F Ma = 2 2 2 1 2 v v a S − =

光电门丘1光电门Ish0由牛顿第二定律，在水平气轨的一端，放入垫片，使导轨倾斜。滑块在斜面上所受的合外力为是一个常量因此，滑块做匀加速直线运动。即：hα=gsind~g(3)式中L为导轨的脚架间的距离，h为垫片厚度(v2? -?)L(4)g =2Sh

Ⅱ Ⅰ s θ L h 由牛顿第二定律，在水平气轨的一端，放入垫片，使 导轨倾斜。滑块在斜面上所受的合外力为是一个常量。 因此，滑块做匀加速直线运动。即： L h a = gSin  g (3) 光电门Ⅱ 光电门Ⅰ 式中L为导轨的脚架间的距离，h为垫片厚度 2 2 2 1 ( ) 2 v v L g Sh − = (4)

2.动量守恒定律当一个系统不受外力，或受外力的失量和为零时，则系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。在系统只保护两个物体，宜该两物体沿一条直线发生碰撞的情况下只须系统所受合力在此直线方向上的分代数和为零则系统在该方向上的动量守恒。当滑块在气轨上做近似无摩擦运动时，即为这种情况。质量分别为和的两滑块，在水平气轨上相碰，设碰前速度分别为和，碰启速度分别为和，根据动量守有(5)myo+mVo=my+my如果两物体做完全弹性碰撞，那么除了动量守恒以外，由手碰撞时，缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状，使系统机械能近似没有损笑，斋使碰撞箭后的总动能也不变，即(6)4m,V1o++=mV20-myr+=mV22222

• 2. 动量守恒定律 • 当一个系统不受外力，或受外力的矢量和为零时，则系 统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。在系统只保 护两个物体，且该两物体沿一条直线发生碰撞的情况下， 只须系统所受合力在此直线方向上的分量的代数和为零， 则系统在该方向上的动量守恒。当滑块在气轨上做近似无 摩擦运动时，即为这种情况。 • 质量分别为和的两滑块，在水平气轨上相碰，设碰前速 度分别为和，碰后速度分别为和，根据动量守恒有 • （5） • 如果两物体做完全弹性碰撞，那么除了动量守恒以外，由 于碰撞时，缓冲弹簧发生弹性形变后恢复原状，使系统机 械能近似没有损失，而使碰撞前后的总动能也不变，即 • （6） m v m v m v m v 1 10 2 20 1 1 2 2 + = + 2 2 2 2 1 10 2 20 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 m v m v m v m v + = +

仪器和器材气垫导轨和滑块气垫导轨的部面是中空的铝制型材，两面有两排小孔有压缩空气喷出，使滑块和导轨之间形成空气膜，产生一个近似于没有摩擦的环境挡光片挡光片滑块光电门大滑块压缩空气气垫导轨气垫导轨

仪器和器材 ●气垫导轨和滑块 气垫导轨的剖面是中空的 铝制型材，两面有两排小孔. 有压缩空气喷出，使滑块和导轨之间形成空气膜，产生一个 近似于没有摩擦的环境。 气垫导轨 挡光片 滑块 压缩空气 光电门 滑块 挡光片 气垫导轨

多功能测试仪实验中我们使用的是华东师范大学科教仪器厂生产的CS一Z智能数字测试仪，实98888888验中我们只是使用其中的一种功能

●多功能测试仪 实验中我们使 用的是华东师范 大学科教仪器厂 生产的CS—Z智 能 数字测试仪，实 验中我们只是使 用其中的一种功 能

多功能计时器的工作原理△s多功能计时器的工作状态只有“计”“停”i两种，因此，在实验中跟滑块一起运动的挡光片必须是带有开口槽的，这样通过一个光电门时才能有两次挡光滑块通过一个光电门的平均速度为V=△t可以近似地认为它就是滑块通过光电门时的速度

多功能计时器的工作原理 多功能计时器的工作状态只有“计” 、 “停”两种，因此，在实验中跟滑块一 起 运动的挡光片必须是带有开口槽的，这 样通过一个光电门时才能有两次挡光, 滑块通过一个光电门的平均速度为 ∆s t s v   = 可以近似地认为它就是滑块通过光电 门时的速度

实验内容1.调节导轨水平静态调节·动态验证光电门气垫导轨滑块L两点注意：1.滑块由静止释放；2.滑块应该放在导轨中央

实验内容 1.调节导轨水平 ●静态调节●动态验证 L 光电门 气垫导轨 滑块 两点注意：1.滑块由静止释放； 2.滑块应该放在导轨中央

2.调节光电计时系统调节光电门的位置和状态调节多功能测试仪打开电源，按选择键四次，显示“4一V”，按下执行键，后显示2.002：在菌型票奖护维荐些类咨光谱择粪生素病和理度探荐宽度。再按执行键进入4测速择键可显示V2当显示为8CC即为测碰撞功能。此时需将“功能键”按下使右下角灯亮。显示为8CC时，按执行键选择开口挡光片宽度S。用选择键选择完之后等待滑块通过光电门。当滑块A、B别以初再按执行键，显示消失东Vi（A)Vi（B）通过光电门A、B后，滑块A、B对心碰撞。石，按选择键，交替出现VI（B）V2，按执行键出现V2（A）。此时按选择键可（B）。记录下后V1（B)交替出现V2（A）、V1（A）。如再按执行键，显示消失、再测新碰撞数据

2.调节光电计时系统 ●调节光电门的位置和状态 ●调节多功能测试仪 打开电源，按选择键四次，显示“4－V ”，按下执行键，后显示 2.00，亦可如前例再按选择键依次，选择挡光片宽度。再按执行键进入 测速，此时显示消失。等待二次挡光后，屏幕显示测得速度 V1。按选 择键可显示V2。 • 当显示为8CC即为测碰撞功能。此时需将“功能键”按下使右下角灯亮。 • 显示为8CC时，按执行键选择开口挡光片宽度S。用选择键选择完之后， 再按执行键，显示消失，等待滑块通过光电门。当滑块A、B分别以初 速V1（A）、 V1（B）通过光电门A、B后，滑块A、B对心碰撞。碰 撞后滑块A、B再次以末速V2（A）、V2（B）分别通过光电门A、B， 显示出现，显示数为V1（B）。按选择键，交替出现V1（B）、V2 （B）。记录下后V1（B），按执行键出现V2（A）。此时按选择键可 交替出现V2（A）、V1（A）。 • 如再按执行键，显示消失、再测新碰撞数据