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文档简介

气垫导轨的应用,合肥工业大学电子科学与应用物理学院,实验教学目的,1、了解气垫导轨的基本构造与原理。2、掌握气垫导轨的调整和操作方法。3、在气垫导轨上测量滑块的速度和加速度，验证牛顿第二定理。,实验仪器,1、气垫导轨如图所示：在滑块和导轨之间有一个空气层，所以滑块在导轨上运动时，摩擦力很小、可以忽略不计。,实验仪器,2、光电测量系统（1）遮光片（如图2所示）（2）光电门（如图3所示）由红外发光管和光敏管组成，由于光敏管受光照和不受光照时产生的电信号不同，所以它可以控制记时器记录时间。,实验仪器,（3）数字毫秒计CS-Z数字毫秒计可以记录光电门被两次遮光的时间间隔。因此当遮光片A边通过光电门时，数字毫秒计开始记时，当遮光片B边通过光电门时，数字毫秒计停止记时。所以数字毫秒计记录的是遮光片走过dx距离所用的时间t。于是遮光片的运动速度：v=dx/t,数字毫秒计,实验原理,1、速度的测量：v=dx/t2、验证牛顿第二定律：（1）加速度的测量如图4所示：,实验原理,（2）质量不变，加速度和外力成正比：选择6个质量相等的砝码，第一次放4个砝码在滑块上，放2个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为F=2mg，系统质量为M=Mo+6m第二次放2个砝码在滑块上，放4个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为F=4mg，系统质量为M=Mo+6m，所以质量没变，外力增加。第三次放6个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为F=6mg，系统质量为M=Mo+6m，所以质量没变，外力又增加了。验证：2mg/a1=4mg/a2=6mg/a3=Mo+6m,实验原理,（3）外力不变，加速度和质量成反比：选择6个质量相等的砝码放在磁带的另一端。第一次选择大滑块，这时系统所受外力为F=6mg，系统质量为M=Mo+6m，第二次选择小滑块，这时系统所受外力为F=6mg，系统质量为M=M+6m，所以外力没变，而质量改变了。验证：a1（Mo+6m）=a2（M+6m）,实验原理,（4）测量滑块在斜面上自由下滑的加速度：把气垫导轨的一端垫高形成一个斜面。把大滑块放在斜面的顶端自由滑下。验证：a=gsin=gh/LL为导轨的长度，h为垫块的高度。,实验内容与步骤,1、气垫导轨调平：（1）粗调：把大滑块放导轨中间，根据滑块的运动方向调节。（2）细调：数字毫秒计选择1Pr、自动复位，让滑块在导轨上来回运动，观察：t4-t3和t2-t1，如果两者大于零并且基本相等则导轨水平。,实验内容与步骤,2、速度的测量3、验证牛顿第二定律4、测量物体沿斜面下滑的加速度。所有过程重复三次。,教学的难点与解决方法,1、气垫导轨的调平是学生感到比较困难的问题。应注意讲清调节的原理和判断的方法。2、
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