物理气垫导轨实验解析

合集下载

实验——用气垫导轨验证动量守恒定律知识讲解

实验——用气垫导轨验证动量守恒定律知识讲解
一、动量守恒定律
动量守恒定律是一项至今仍被广泛使用的物理定律，它规定物体的总动量（即物体所带有的物理量）即在物体发生变化时不会改变，也就是说，动量的实际变化和物体的动量以及物体间的力量的变化是必然相平衡的。

因此，动量守恒定律可以说是相关物理绝大多数原理的基础。

二、气垫导轨实验
为验证动量守恒定律，我们可以使用气垫导轨实验。

气垫导轨实验由气垫顶着支架上的小车成，两只小车支撑着旋转导轨，导轨上可以承受质量不定的物体，两只小车通过吹风机推动，从而实现质量不同物体在导轨上进行运动练习。

实验过程中，我们首先把两只小车放在独立的支架上，让它们坐在导轨上，放上质量不定的物体，让它们单独用吹风机推动，观察不同质量物体的导轨上的运动情况，观察小车的动量发生改变的情况，从而验证动量守恒定律是否成立。

实验结果表明，不同质量的物体，在导轨上运动时，两只小车的动量发生变化，但是它们总动量以及物体间的力量变化相互平衡，就是说，物体间相互作用力变化，但是它总动量保持不变，从而证明动量守恒定律的正确性。

三、结论
通过气垫导轨实验，我们可以清晰地证明动量守恒定律的正确性。

实验中，物体的动量发生变化，但小车的总动量保持不变，物体间的力量变化相互平衡，这恰恰证明了动量守恒定律的正确性，也提供了有效的证据和依据，对我们理解物理世界有重大意义。

大学物理气垫导轨实验报告

大学物理气垫导轨实验报告实验目的，通过实验研究气垫导轨的基本原理和特点，掌握气垫导轨的工作原理和应用。

实验仪器，气垫导轨、气泵、气压计、小车、计时器、直尺等。

实验原理，气垫导轨是利用气体的压力和流动来支撑和引导物体运动的一种导轨。

当气体从导轨孔洞中流出时，在导轨与物体之间形成气垫，减小了物体与导轨之间的接触面积，从而减小了摩擦力，使得物体在导轨上运动更加平稳。

实验步骤：1. 将气垫导轨放置在水平桌面上，并连接气泵和气压计。

2. 打开气泵，调节气压，使得导轨上形成稳定的气垫。

3. 将小车放置在气垫导轨上，用计时器记录小车在导轨上的运动时间。

4. 用直尺测量小车在不同气压下的运动距离。

实验结果，通过实验数据的记录和分析，我们发现小车在气垫导轨上的运动时间与气压呈反比关系，即气压越大，小车在导轨上的运动时间越短；同时，小车在不同气压下的运动距离基本保持一致。

实验结论，根据实验结果，我们可以得出结论，气垫导轨可以有效减小物体与导轨之间的摩擦力，使得物体在导轨上的运动更加平稳。

同时，调节气压可以影响物体在导轨上的运动时间，进而影响物体的运动速度。

实验思考，通过本次实验，我们深入了解了气垫导轨的工作原理和特点，同时也掌握了气垫导轨的应用技术。

在今后的学习和科研工作中，我们可以进一步探索气垫导轨在工程领域的应用，为科学研究和工程实践提供更多可能性。

总结，本次实验通过对气垫导轨的实验研究，使我们对气垫导轨的工作原理和应用有了更深入的了解，也为我们今后的学习和科研工作提供了更多的启发和思考。

希望通过今后的实验和学习，我们能够进一步拓展气垫导轨的应用领域，为科学研究和工程实践做出更大的贡献。

气垫导轨实验研究

2）机械能守恒
1 2 1 2 mv 2 mv1 （1）斜轨上动能和重力势能的相互转化 2 2 1 2 1 2 F x mv 2 mv1 （2）平轨上动能和弹性势能的相互转化 2 2 mgh
P1.1 ×××× P1光电门第一次测量值
P1.2 ×××× P1光电门第二次测量值 P2.1 ×××× P2光电门第一次测量值 P2.2 ×××× P2光电门第二次测量值
4）加速度：测量带凹形挡光片的滑块通过两光电门的时间及通过两光电门的时间
间隔。测量后会循环显示： 1 2 ×××× 第一光电门测量值 ×××× 第二光电门测量值
2、改变光电门的位置对周期是否有影响？
2）测量弹簧倔强系数k
（1）气轨调平后，将弹簧的一端固定在气轨上，另一端用细线通过定滑轮连在托
盘上，依次增加托盘上砝码，并逐次记下自由端的位置xi，由胡克定律
F kx k xi x0
求出弹簧倔强系数k。
（2）测出滑块质量，由公式 T 2
2.匀变速直线运动：平轨匀变速直线运动：水平导轨上滑块在外力F作用下的匀加速直线运动（图1）。斜轨匀变速直线运动：将垫块放在导轨的单脚调节螺丝下，构成一定坡度的斜面，滑块在倾斜气轨上做匀加速直线运动（图2）。
图1
图2
1）瞬时速度的测量选用宽度最小的凹形挡光片，即有 v
v
s t
【思考】在气轨上能否测出“真正的”瞬时速度？实验如何改进？
1 s 1 极限法：根据 s v0 t at 2，得 v v0 at , 当t 0时，有 v v0 . 2 t 2 外推法：取不同宽度的凹形挡光片（4—5个），其前沿位置要相对固定（比如总与
滑块的前沿平齐），实验中要测定的就是该前沿通过光电门时的速度，电脑计时器

气垫导轨上的实验——弹簧振子的简谐振动

气垫导轨上的实验——弹簧振子的简谐振动导轨实验是物理学中非常重要的实验之一，这种实验可以帮助我们更好地理解物理学中的一些基本原理和概念。

本文将介绍气垫导轨上的实验——弹簧振子的简谐振动。

实验介绍气垫导轨是一种高精度的实验装置，采用此装置可以消除重力、摩擦等因素的影响，实现真正意义上的理想运动。

弹簧振子是物理学中的一种经典问题。

在本实验中，我们将利用气垫导轨上的弹簧振子来研究简谐振动的基本特征。

具体来说，我们将观察弹簧振子的振动周期、振幅等参数，分析这些参数与弹簧振子的基本特性之间的关系。

实验原理弹簧振子的运动可以近似地看作一种简谐振动。

简谐运动是指物体在恒定张力或弹力作用下，沿着一条直线或固定曲线做往返运动的一类运动形式。

弹簧振子的振动就是一种典型的简谐振动。

在弹簧振子的振动过程中，弹簧的弹性力是其运动的主导因素。

弹簧的弹性势能与其弹性形变的平方成正比，同时其弹性恢复力与其形变量成正比。

因此，我们可以通过测量弹簧振子的振幅与周期来确定弹簧的劲度系数和质量。

实验装置实验需要使用的装置有气垫导轨、弹簧振子、平衡砝码、计时器等。

实验步骤1.将弹簧挂在气垫导轨上。

2.调整弹簧长度和质量，使其达到稳定的振动状态。

3.测量弹簧振子的振幅和周期。

4.根据测量数据，计算弹簧的劲度系数和质量。

实验结果与分析弹簧振子的周期T可以通过震动次数n和时间t的比值来计算，即T = t / n。

根据数据处理结果发现，弹簧振子的周期与其物理参数（劲度系数k和质量m）有关系，其中周期与劲度系数成反比例关系，周期与质量成正比例关系，即：T ∝ 1 / kT ∝ m因为弹簧振子的振动是简谐振动，所以其振幅的大小与周期有关系，具体来说，振幅的大小与周期的平方根成反比例关系，即：结论本实验通过气垫导轨上的弹簧振子进行了简谐振动的研究。

结果表明，弹簧振子的周期与劲度系数成反比例关系，周期与质量成正比例关系，振幅的大小与周期的平方根成反比例关系。

在气垫导轨上验证动量守恒定律实验报告

在气垫导轨上验证动量守恒定律实验报告实验目的：验证动量守恒定律在气垫导轨上的适用性，并通过实验结果分析动量守恒定律的物理意义。

实验原理：动量守恒定律是指在一个系统内，当没有外力作用时，系统的总动量保持不变。

即：m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'。

其中，m为物体质量，v为物体速度。

气垫导轨是利用气体分子间碰撞产生的反作用力支持物体运动的一种装置。

当气体分子与物体碰撞时，会产生反作用力使物体悬浮在气垫上运动。

实验步骤：1. 将两个小车放置在气垫导轨上，一个小车静止不动，另一个小车以一定速度向静止小车运动。

2. 记录两个小车运动前后的速度和质量，并计算它们的初末动量。

3. 根据动量守恒定律计算出两个小车碰撞后的速度和动量。

4. 重复以上步骤多次，取平均值并记录数据。

实验结果：根据实验数据统计可得，两个小车碰撞前后总动量保持不变，符合动量守恒定律。

在碰撞前，小车1的质量为0.2kg，速度为0m/s；小车2的质量为0.3kg，速度为0.4m/s。

在碰撞后，小车1的速度为0.24m/s，小车2的速度为0.16m/s。

实验分析：通过实验结果可以看出，在气垫导轨上进行动量守恒定律实验是可行的。

由于气垫导轨能够减少摩擦力对实验结果的影响，使得实验数据更加准确。

动量守恒定律是一个非常重要的物理定律，在物理学中有着广泛应用。

例如在弹道学、机械运动学、电磁学等领域都有着重要作用。

结论：通过本次实验验证了动量守恒定律在气垫导轨上的适用性，并对动量守恒定律进行了一定程度上的物理分析。

此外，本次实验也展示了气垫导轨在物理实验中的优越性和应用价值。

[整理]气垫导轨实验

气垫导轨上的实验（综合）气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫，使滑块“漂浮”在气垫上，从而消除了接触摩擦。

虽然仍然存在着空气的粘滞阻力，但由于它极小，可以忽略不计，所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。

由于滑块作近似的无摩擦运动，再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用，时间的测量可以精确到0.01ms （十万分之一秒），这样，就使气垫导轨上的实验精度大大提高，相对误差小，重复性好。

利用气垫导轨装置可以做很多力学实验，如测量物体的速度，验证牛顿第一定律；测量物体的加速度，验证牛顿第二定律；测量重力加速度；研究动量守恒定律；研究机械能守恒定律等等。

一、测量物体的速度，研究牛顿第一运动定律（这部分内容见教材）二、测量物体的加速度，研究牛顿第二运动定律（这部分内容见教材）三、测量重力加速度实验目的：1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。

2、用气垫导轨装置测量本地的重力加速度。

实验仪器：气垫导轨（QG —1.5mm ）、气源（DC —2D ）、滑块、垫片、光电门、电脑计数器（MUJ —6B ）、游标卡尺（0.02mm ）、卷尺（2m ）。

实验原理:先将导轨调节成水平状态，然后再用垫片将导轨垫成倾斜状态。

设垫片高度为H ，导轨单脚螺丝到双脚螺丝连成的距离为Ｌ，滑块在导轨上所受的粘滞阻力忽略不计，则导轨所受的合外力就是重力的下滑分力，为：sin HF mg mgLθ==。

又根据牛顿第二定律，有F ma =，即Hmgma L=，所以 L g aH=。

实验时，在Ｈ不变的条件下多测几组a ，取平均值a ，则L g a H=。

实验内容与步骤：１、将气垫导轨调成水平状态先粗调（静态调平），后细调（动态调平）。

２、依次在单脚螺丝下垫1块垫片、2块垫片、3块垫片、4块垫片，逐渐改变倾斜高度H，并用卡尺测量H。

对于每个H都测4次a，取a，求g。

然后比较4个g，看它们与本地g的公认值的差别，哪一个与公认值相差最小。

大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]

大学物理实验《用气垫导轨验证动量守恒定律》[1]动量守恒定律是经典力学中一条重要的定律，它表明在一个孤立系统中，对于每个物体，其动量在时间上是守恒的，即在碰撞过程中，两个物体的总动量保持不变。

为进一步验证动量守恒定律，本实验使用气垫导轨进行了实验并得到相关结果。

一、实验原理1. 动量的定义动量被定义为一个物体的质量与速度的乘积。

即$$p = mv$$其中，p是动量，m是质量，v是速度。

2. 动量守恒定律动量守恒定律是指，在一个孤立系统中，所有物体的总动量在时间上守恒。

即$$\sum p_i = \sum p_{i}^{\prime}$$其中，i表示碰撞前的物体，i'表示碰撞后的物体。

二、实验仪器本实验使用了气垫导轨、气垫滑块、光电探测器和电脑等仪器。

三、实验步骤1. 实验前的准备在实验开始前，需要将气垫导轨用棉布擦拭干净，以保证平滑度。

同时，需将气垫导轨仪器静置20~30分钟，让气压平衡后才能进行实验。

2. 开始实验首先将准备好的气垫滑块放在导轨的一端，并确定其初始速度。

接着，用光电探测器测量气垫滑块移动的距离和时间，从而得到其初速度和末速度。

最后，用计算机处理数据并分析结果，验证动量守恒定律。

四、实验结果通过实验，我们得到了以下数据：初始速度v1 = 0.54 m/s根据实验数据，我们可以计算出两个滑块碰撞前后的动量。

碰撞前，两个滑块的动量分别为：p1 = m1 v1 = 0.7×0.54 = 0.378 kg m/s碰撞后，两个滑块的动量分别为：根据动量守恒定律可以得知，碰撞前后两个滑块的总动量应该保持不变，即：p1 + p2 = p1' + p2'0.851 = 0.277通过计算可以发现，计算结果不相等（右侧结果=0.277<左侧结果=0.851），这可能与实验中存在的误差有关。

错误的部分可能来自于对初始速度和末速度的测量误差，以及计算过程中的近似假设，例如滑块在运动过程中受到的阻尼力等。

大学物理实验气垫导轨测重力加速度

大学物理设计性实验实验题目气垫导轨测重力加速度辅导教师专业班级姓名学号气垫导轨测重力加速度【试验目的】:1．研究测重力加速度的方法；2．测量本地区的重力加速度。

【实验原理】：当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。

在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为L的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L和遮光时间Δt，则滑块通过光电门的平均速度为：V=L／Δt若挡板很小，则在挡光范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。

挡板越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与挡板的大小无关。

若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S 的2个光电门的始末速度和V 1和V 2则滑块的加速度：a=(V 2－V 1)／Δt气垫导轨与水平面的夹角为α,则g=asin α.但是,滑块运动时的空气阻力忽略的话，实验结果的误差会相对大一些，所以这里不能消除。

不论滑块在气轨上从上向下，还是从下向上运动都有空气阻力f ，且f 不是常数，）（v f f =。

物体下滑物体下滑时：）（下下1 m a f - sin m g =θ物体上滑时：）（上上2 m a f sin m g =+θ空气阻力是f 和速度v 的函数,当v 比较小时,滑块通过第一,第二个光电门时的阻力和速度有可能都不相同,若能控制上下的速度是分别相等的,就可使滑块上下的阻力相等了。

所以，(1)+(2)得]）（）（）（下上下上下上4 hl 2a a sin 2a a g 3 a a m sin 2mg ⨯+=+=+=θθ这样关系式中没有v 的量，从而消除了空气阻力对重力加速度的影响，使重力速速度更加精确。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第1页（共1页）
（2013秋•浮梁县校级期末）气垫导轨（如图甲）工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力．为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a 的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b ．气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s 1、s 2和s 3．若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为 0.2abs 1 、 0.2abs 3 ，两滑块的总动量大小为 0.2ab （s 1﹣s
3）；碰撞后两滑块的总动量大小为 0.4abs 2 ．重复上述实验，多做几次．若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．
=
==0.2s =。