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1、在气垫导轨上 测定滑块的速度和加速度,大学物理实验,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 所需的时间 就可以了。如果测得在已知距离 的起点速度 和终点速度 ,则其加速度就可以算出来。即 很小；,牛顿第二定律的数学描述是 F= ma 其中，F、m、a都可通过实验测定，并且可以对它们之间的关系进行定量研究。为简便起见，把研究过程分为两步：首先使质量m固定，研究加速度a与
2、外力F之间的线性关系；然后固定外力F，研究加速度a与质量m之间的反比关系。,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光电门的时间 ，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。,2验证牛顿第二定律 （）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 。 （2）保持系统质量不变 ，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
3、.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 为10.00g不变，改变滑块质量，验证加速度与物体质量成反比。,3.测定匀加速直线运动的加速度 （1）将已调好水平的导轨一端垫高h。 （2）使滑块从某一固定点由静止开始下滑。光电门固定在某点，置光电门2与光电门1距离分别为30.00、60.00、90.00、120.00、150.00cm，分别记下滑块经过两个光电门的时间 ,计算加速度a。 （3）测出垫块高度h及导轨两端底脚螺丝间的距离L，根据 计算出a的大小。,数据处理 1物体质量一定时，加速度与外力成正比。 计算 ，系统质量 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 ，表观合外力 以及比较不确定度。 3. 测定匀加速直线运动的加速度。 计算 ，加速度的比较不确定度。,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？ 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？,