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在气垫上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律 一 实验目的 1 熟悉气轨和测时器的使用方法 2 测定滑块运动速度和加速度 并验证牛顿第二定律 二 原理 1 速度的测定 要测定物体的速度 只需测出通过已知距离所需的时间即可 在气垫导轨的滑块上安装一个开口遮光片 使滑块在导轨上运动 并进入设在气轨上某位置的光电门 当开口遮光片的前缘遮蔽光敏管时测时器开始计时 当开口遮光片的后缘再遮蔽光敏管时测时器停止计 测时器上显示的数字即为开口遮光片移动距离的时间 滑块通过光电门的速度 当很小时 近似等于滑块通过光电门所在点的瞬时速度大小 注意 的测量 见教材P49图3 1 2 加速度的测定 若滑块受一恒力的作用 则它将作匀加速运动 在气轨上和位置各放置一个光电门 分别测出滑块通过两光电门位置时的速度和 那么滑块的加速度为 注意 为两光电门之间的距离 3 验证牛顿第二运动定律 气轨调平后 用一系有砝码盘的涤纶带跨过气垫轴承连接在滑块上 若滑块的质量为 砝码连同盘的质量为 涤纶带的张力为 则有 令 1 合外力w一定时 物体运动的加速度大小a与系统质量m成反比 2 系统质量m一定时 合外力w与物体运动的加速度大小a成正比 且 4 验证牛顿第二定律可分两步 三 步骤注意事项 1 用游标卡尺测出开口遮光片前后沿的距离 注意前后沿 2 用天平称出滑块的质量 两片加重片的质量 两片加重片一起称 3 两个光电门放在气垫导轨的大致中间位置 相距50厘米 滑块经过第二光电门时砝码盘不要触地 见P53附录3 1中图3 34 气垫导轨调水平 先粗调 滑块置于气轨基本不动 再细调 P54 水平调节 测时器选1pr 自动复位功能 5 测时器选2pr 手动复位功能 准备测量 6 在砝码盘中加一个2克砝码 然后将涤纶带跨过气垫滑轮与滑块相连 将滑块移至远离气垫轴承的一端等砝码盘稳定后 0速度 松手 分别记下滑轮上开口遮光片通过两光电门的时间和 重复三次 每次相同初始位置 7 在滑块两边各加一加重片 在滑块上面加5克砝码 重复 步骤6 验证在外力一定时 加速度与质量成反比 8 滑块上5克砝码移到砝码盘里 重复 步骤6 验证在质量一定时 加速度与外力成正比 四 注意事项 1 测时器显示的时间以毫秒为单位 单位换算时有效数字的位数不变 2 2克 5克的砝码当作常数 运算时有效数字的位数可不考虑 3 先通气源再放滑块 加减砝码 加重片时应取下滑块 做完实验先收滑块在关气源 4 同一组测每次滑块都放在距第一个光电门同一位置手放开 砝码
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