《气垫上的直线运动》实验报告

1、学院:基础物理实验报告专业： 20_年月_日4实验名称姓名一、实验目的二、实验原理三、实验设备及工具气垫上的直线运动I年级/班级I号四、实验内容及原始数据五、实验数据处理及结果（数据表格、现象等）六、实验结果分析（实验现象分析、实验中存在问题的讨论）一：实验目的本实验的目的是利用气垫技术精确的测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地 的重力加速度，通过物体沿斜面自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定 律。二：实验原理1 .平均速度和瞬时速度的测量做直线运动的物体在 扛f时间内的位移为人S,则物体在扛时间内的平均速度为-isv=A；当AfTOl时，平均速度趋近于一个极限，即物体在

2、该点的瞬时速度。我们用v来表示瞬时速度，As v= hin 垃TO 2般在一定误差范围内， 用极短的 山实验上直接用上式测量某点的瞬时速度是很困难的, 内的平均速度代替瞬时速度。2.匀速直线运动不但若滑块受一个恒力，它将做匀变速直线运动，可采用在导轨一端加一滑轮，通过滑轮旋挂 个重物在滑块上，也可以把气垫导轨一端垫高成一斜面来实现。采用前者可改变外力，可测得加速度，还可以验证牛顿第二定律。采用后者，因在测量过程中受外界干扰较小，测 量误差较小，在测量加速度的基础上， 还可以测量当地的重力加速度。 匀变速运动方程如下:v +2as在斜面上物体从同一位置由静止开始下滑，若测得不同位置处的速度为乃，

3、巾，叫r,相应的时间为 孔上山,；，以t为横坐标，v为纵坐标作v-t图，如果图线是一条直线，证明物体作匀加速直线运动，图线的斜率为加速度a,截距为岭。同样把卩1八对应处的弘呂宀 测出，作 7一图和占图，若图线是直线，则物体作匀加速直线运动，斜率分别为a/2和a，截距分别为匕和2。3.如图重力加速度的测定图1导轨垫起的斜面1所时，h为垫块的高度，L为斜面长，滑块沿斜面下滑的加速度为验证牛顿第二定律4.设运动物体的总质量为 M，作用力为F，假设其他耗散力如摩擦力、空气阻力、气垫粘滞力 可忽略不计，这时牛顿第二定律可表示为：F= Ma若保持 尸=恥 不变M ,改变，应为一常量，即 F增大，a同时增大

4、；F减小，a同时减小。若保持 F不变，改变 M，贝y Ma应为一常量，即增加 M , a即减小。因此，只要 在实验中满足上述条件，即可验证牛顿。三、实验设备及工具气轨、气源、滑块、挡光片、光电门、游标卡尺、米尺和光电计时装置等。1.(1)(2)(3) 时间占f,(4)(5)四、实验内容及原始数据匀变速运动中速度与加速度的测量先将气垫导轨调平，然后在一端单脚螺丝下置一垫块，使导轨成一斜面。 在滑块上装上 U型挡光片，在导轨上置好光电门，打开计时装置。使滑块从距光电门 s=20.0cm处自然下滑，做初速度为零的匀加速运动，记下挡光 重复三次。改变S,重复上述测量。测量占f,垫块高d及斜面长L。用最

5、小二乘法对内=2进行直线拟合，并求出标准误差。(7)J cg。用坐标纸作卩一二-曲线，求a,与最小二乘法所得结果进行比较，并计算2.验证牛顿第二定律若滑块质量将垫块取出，时导轨处于水平状态。用细线将砝码盘通过滑轮与滑块相连。为厲），砝码盘和盘中砝码的质量为冷兔，滑轮等效质量性（约为0.30g），砝码盘、盘中砝码和滑块上的砝码的总质量为m,则此时牛顿第二定律方程为:E =叫=加0 +初+朋J务改变耳!（他+洒+朋冶，使塚:分别为2.00g, 4.00g, 6.00g , 8.00g , lO.OOg时（每次剩余砝码要放在滑块上），测量在不同力的作用下，通过光电门的瞬时速度V，再由= ，求出 rn

6、”。作耳7曲线，由斜率求出物体的总质量。原始数据：验证牛顿第二定律is = 1.000cmS=60.00cmMs=450.0gMe=0.30gF(g)At1 (ms)it2(mS)占 t3(ms) t(ms)2a(cm/s )0.00+1.0046.646.546.52.00+1.0025.625.725.64.00+1.0018.918.918.96.00+1.008.00+1.0012.712.712.710.00+1.0010.610.610.6测量加速度:S= 1.000 cmd=15mcm L=60cmF(g)At1 (ms)组2 (ms)飢3 (ms)At

7、(ms)2S(cm)v2(cm2 /s2)20.00100.8100.8100.740.0030.0082.382.282.260.0040.0071.2050.0063.763.663.6100.0060.0058.158.058.0120.00五、实验数据处理及结果验证牛顿第二定律所测得的原始数据经计算以后，得如下结果:iS = 1.00cmS=60.00cmMs=450.0gMe=0.30gF(g)At, (ms)At2(mS)也 t3(ms)A t(ms)a(cm/ s2)0.00+1.0046.646.546.50+1.0025.625.7

8、25.625.612.74.00+1.0018.918.918.918.923.36.00+1.000+1.0012.712.712.712.751.910.00+1.0010.610.610.610.673.7作图为:L=ik9a计算数据退岀L炉此A一 J巾J ?./-ULJ-KJ-.L；- _L.： J L_ 卡笛工-:徐，F；Irw 1 Ttw川 *ripi tUii I, -i R-y J：.- -Qr 丄4“：.卜_?.* :，Ipj冲字号荷这亠二 J； TTt，. !：, n 屮 122JI IJ“乍加諾k L：_- .= _： r :

9、牛丫：二1叮v .-_!： 皿汇1LJ:护“L n -LJ _LILJll1T . ri 1， 11 _数记录K=l,39AS=l 000 crnOO cm MsMSO.O g Me-0 30 g由上图可计算得：总质量为：1.16kg测量加速度所得的原始数据经计算处理后得:凸S= 1.000 cmd=15mcm L=60cmF(g)t1 (ms)飢2 (ms)筑3 (ms)也 t (ms)2S(cm)2/ 2.2、v (cm /s )20.00100.8100.8100.7100.840.0098.530.0082.382.282.282.260.00147.940.0071.271.171.

10、171.180.00197.650.0063.763.663.663.6100.00247.060.0058.158.058.058.0120.00296.9图像为:3：八E救猊录K=2.4BL-OJBAS= 1 000 cm d= tSmum L=60 cmWnnwffoflBwMHBBHWWTBWWWwMaWWJStM vvTVH iM-ab r V rtCUH删除计算数据退岀3 :一P-* .ub !耀辭f :寶隔强： Ma BBS * M Ba b d皆Ml笄嗨勢沁砌盏魁站隔32牺注! ? H #0岳冷FipKiiBA耳FS 占七.JIF1 * BiV BQ n |v KWJ 產世罡翱

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