在气垫导轨上测速度和加速度

在气垫导轨上测速度和加速度气垫导轨实验目的1.在倾斜的气垫导轨上用光电计时法研究滑块在斜面上的运动规律，验证匀加速运动的三个基本公式；2.理解本实验采用的实验方法及理论依据；3.掌握气垫导轨的结构，工作原理及滑块的速度和加速度的测定方法；4.掌握毫秒计时器的使用方法；原理和方法atvv02021attvsasvv22122(1)sθLh光电门Ⅰ光电门Ⅱ原理：匀加速运动的三个基本公式方法1：根据（1）式，测出两个速度和距离S,作图求直线斜率得加速度。在倾斜的气垫导轨上用光电计时法测量滑块在斜面上通过光电门1和2的速度，验证匀加速运动的三个基本公式。方法2：由牛顿第二定律,倾角为θ的斜面上,物体的加速度为测出L、h可得asv2LhggSina实验要求：根据上述原理和方法设计实验步骤，设计数据表格由牛顿第二定律,倾角为θ的斜面上,物体的加速度为LhggSina(2)在公式（1）中，将s看成变量x,v22看成是s的函数,v22～s就是一条直线，直线的斜率k为加速度的两倍。由公式（2）可以看到，加速度a和h成线性关系,在a～h图中利用外推法可以验证牛顿第一定律。ⅡⅠsθLh光电门Ⅰ光电门Ⅱ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●MUJ-4B电脑计时器功能：与气垫导轨、自由落体仪、斜槽轨道、单摆配合使用。可测得并记忆、存储多组实验数据。机器自检：按住转换键不放，再开启电源开关，数码管显示“2222”、“5.5.5.5”，发光二极管全亮，显示“263.7”ms,说明仪器程序，光电门输入正常。若整机无计时功能，检查光电门是否正常。存放时每半年通电一次技术参数：1.显示方法:采用4位0.8〞数码管2.计时范围：0.00ms～999.9s3.光电门插口：24.电磁铁插口电压：5V5.电源电压：220V+/-10%AC6.外形尺寸：200×176×70㎜3功能设置：功能键：七种功能转换及取消显示数据；转换键：在计时1和2、周期功能中显示存入值。1.计时1：可连续测量每个光电门的挡光时间，并可存储20次的时间测量值，按下“转换键”可查看。2.计时2：可连续测量两次档光时间的间隔，并可存储20次的时间测量值，按下“转换键”可查看。3.碰撞：等质量、不等质量碰撞，可一次完成气垫导轨碰撞实验4个时间值的测量。做完实验后仪器循环显示：P1.1P1口光电门第一次通过xxxxP1口光电门第一次测量时间P1.2P1口光电门第二次通过（或P2.3P2口光电门第三次通过）xxxxP1口光电门第二次测量时间（xxxxP2口光电门第三次测量时间）P2.1P2口光电门第一次通过xxxxP2口光电门第一次测量时间P2.2P2口光电门第二次通过（或P1.3P1口光电门第三次通过）xxxxP2口光电门第二次测量时间（xxxxP1口光电门第三次测量时间）如滑块3次通过P1口光电门，一次通过P2口光电门，则机器将不显示P2.2，而是显示P1.3，表示P1口光电门第三次遮光。只有再按“功能键”清“0”，才能进行下一次测量。4.加速度：测量带凹形挡光片的滑行器通过使用两只光电门的速度及通过两光电门这段路程的时间。本机会循环显示下列数据：1第一个光电门xxxx第一个光电门测量值2第二个光电门xxxx第二个光电门测量值1-2第一至第二光电门xxxx第一至第二光电门测量值只有再按“功能键”清“0”，才能进行下一次测量。5.重力加速度：可用同步计时方法测量重力加速度g。将电磁铁插入电磁铁插口，两光电门插入光电门插口，电磁铁开关键上方发光管亮是，吸上小钢球；按电磁铁开关，小刚球下落（同步计时），到小刚球前沿遮住光电门（记录时间），显示：1第一个光电门xxxxt1值2第二个光电门xxxxt2值6.周期：测量简谐振动1~5000周期的时间。1）不设定周期数：每次开机仪器自动设定周期数为0，每次完成一个周期，显示周期数会加1。按“转换键”停止测量。显示最后一个周期数约1秒后显示累计时间。按取数建，可提取单个周期的时间值。2）设定周期数：显示设定周期数时，按住转换键不放，确认到所需周期数时放开转换键即可（只能设定100以内的周期数）。没完成一个周期，显示周期数会自动减1，当最后一次遮光完成，显示累计时间值。显示累计时间值时，按取数键可显示本次实验（最多前20个）每个周期的测量值，如E2（表示第二个周期），xxxxx(第二个周期的时间)…..按功能键，即可重新开始测量。7.计数：可测量光电门的遮光次数。计时器的工作原理凹槽滑块通过一个光电门时有两次挡光,滑块通过一个光电门的平均速度为∆dtdv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选用凹形挡光片●MUJ-4B电脑计时器打开电源，选择“S2”功能3.测量并绘制v2～s图，用图解法求加速度ah＞2cm,改变s5～6次，每次测量5组Δt1、Δt2,求平均值，计算v2，作v2～s图，由斜率求加速度a的值。（由截距验证v0)光电门ⅠLh光电门ⅡS1S2S3S4S5S6～30cm数据记录表格gLha加速度的理论值和图解结果进行比较，计算百分差%100理理aaaP测S(cm)T1(s)V1(cm/s)V12(cm2/s2)t2(s)V2(cm/s)V22(cm2/s2)4.验证牛顿第一定律固定距离S值，改变高度h值5～6次，测量并记录5组Δt1、Δt2，求平均值，计算加速度a，作a～h图，用外推法得到h=0时的加速度a的值，验证牛顿第一定律。hS～30cm光电门Ⅰ光电门ⅡL数据记录表格h/cmt1/(s)V1(cm/s)T2(s)v2/cm/sa(cm/s2)dSLdSL凹槽两光电门距离导轨长补充：作图法直观、形象,准确度要差一些.实验图线的绘制：图纸大小的选择坐标的标记和分度实验点的标志图线的描绘图线的注解和说明图纸的描绘注意点：1.坐标轴的起点坐标不一定为零，原则是使作出的图线充满整个图纸。2.坐标轴的分度：作图纸的最小分度代表有效数字准确数的最后一位。3.实验点的标识必须明显、突出。例如，可以用“”等符号。,,,图解法:外推法：可以方便地得到实际上无法测量的点的量值。求经验公式：用解析法和图解法可以求得经验公式，也可以利用图解法求得截距和斜率，进而求得相应的物理量。注意：不能用实验点求斜率。