实验2 在气轨上研究瞬时速度
实验2 在气轨上研究瞬时速度［目的要求］1．用极限法测定瞬时速度；2．深入了解平均速度和瞬时速度的关系；3．用作图法（外推）和最小二乘法处理数据。
[实验装置]实验的整个装置可分为四部分：导轨、滑块、气泵和光电测量系统。
1．导轨 气垫导轨的结构和零部件如图4-9-4所示。
导轨是由一根长约1.5m 或2 m 的三角形铝合金制成，两个轨面互成直角，轨面宽约8×10-2m ，表面经过精细刮研，故平整光滑，轨面上有均匀分布的直径为0.6×10-3m 的两排喷气小孔。
导轨一端用堵头封死并设置一气垫滑轮或小质量的塑料滑轮；另一端装有进气口，从进气口进入的压缩空气可以从导轨表面的小孔及气垫滑轮的小孔中喷出，在滑块与导轨之间形成气垫。
（如果是气垫滑轮，则滑轮旁还装有一调气阀门螺丝以控制滑轮上小孔的喷气量）为了避免碰伤，导轨两端内侧及滑块两端均装有缓冲弹簧。
整个导轨通过两排调节螺钉安装在底座上。
底座下部两端装有支脚螺钉，其间距为 1.140m 。
利用单腿支脚螺钉上的旋钮可调节导轨的纵向水平，双腿支脚螺钉上的旋钮可调节导轨的横向水平。
导轨的一侧装有读数标尺，其长度为1.5m 或2m 用来指示光电门的间距和滑块的位置。
2．滑块 滑块是在气轨上运动的物体，每套装置配有长度为120mm 和240mm 的两个滑块，如图4-9-5所示，它也由铝合金制成，其下部截面呈“∧”形，内表面也经过精细加工，平整光滑，与导轨表面能较精确地吻合，保证导轨与滑块之间能形成稳定的“气膜”。
滑块上可加遮光片、加重砝码、缓冲弹图 4-9-4图 4-9-5簧等附件，以满足各种不同的实验要求。
3．气泵本实验采用DC-错误!未找到引用源。
型微音洁净气泵作为气垫导轨的专用气源，该气泵体积小，移动方便；一台气泵可同时给2~3台导轨供气，若温度升高，则不宜长时间连续使用。
当接通电源（交流220V）时即有气流输出，使用时要严禁将进气口或出气口堵塞，否则烧毁电机。
3．气垫导轨使用的注意事项导轨表面和与其接触的滑块内表面都是经过精密加工的，两者配套使用，不得随便更换。
在实验中严防敲、碰、划伤，以致破坏表面的光洁度；轨未通气时，绝导不容许将滑块放在导轨上面来回滑动。
更换、安装或调节档光片在滑块上的位置时，或放加重块时，都必须把滑块从导轨上取下，待调节或安装好后再放上去，实验结束，应将滑块从导轨上取下，以免导轨变形。
5．光电测量系统光电测量系统由光电门和MUJ-6B电脑通用计数器两部分组成，现分别说明如下：（1）光电门光电门是一种光电转换装置，它由红外发光管（或白炽灯）和光敏管组成。
发光管工作时，其光照在光敏管上，当挡光片随滑块运动经过光电门时，将对光敏管有一段时间的遮光，由于光敏管受光照和不受光照的输出电流不同，从而光敏管便将遮光信号转换成电信号，控制测时器开始计时或停止计时，因而可测出遮光时间。
每台导轨上配有两个位置可移动的光电门。
（2）MUJ-6B电脑通用计数器本实验所使用的北京青锋仪器厂生产的MUJ-6B电脑通用计数器，如图4-9-6所示。
该机以51系列单片微机为中央处理器，并编入与气垫导轨相适应的数据处理程序，具备多组实验的记忆存储功能，通过功能选择复位键输入指令；通过数值转换键设定所需数值；提取数据键提取记忆存储的实验数据；P1、P2光电输入口采集数据信号，由中央处理器处理，LED数字显示屏显示各种测量结果。
一．MUJ-6B电脑通用计数器及前后面板图及按键功能1）前面板错误!未找到引用源。
测频输入口 错误!未找到引用源。
LED 显示屏 错误!未找到引用源。
功能转换指示灯 错误!未找到引用源。
测量单位指示灯错误!未找到引用源。
功能选择/复位键 错误!未找到引用源。
数值转换键 错误!未找到引用源。
取数键 错误!未找到引用源。
电磁铁键 错误!未找到引用源。
电磁铁开关指示灯2）后面板3）前面板上四个按键的功能：1、功能键用于十种功能的选择及取消显示数据复位。
如按下功能键前，光电门遮过光，则清“0”，功能复位。
光电门没遮过光时，按功能键，仪器将选择新的功能。
或按下功能键不放，可循环选择功能，当您所需的功能灯亮时，放开此键即可。
2、转换键用于测量单位的转换，挡光片宽度的设定及简谐运动周期值的设定。
在计时、加速度、碰撞功能时，按下转换键时间小于1秒时，测量值在时间或速度之间转换。
按下转换键时间大于1秒时，可重新选择您所需要的挡光片宽度1.0cm 、3.0cm 、5.0cm 、10.0cm ，确认到您选用的挡光片宽度放开此键即可。
3、取数键在计时1（S 1）、计时2（S 2）、加速度（a ）、碰撞（PZh ）、周期（T ）和重力加速度（g ）功能时，仪器可自动保留前几次实验测量值，按下取数键，可显示存入值。
当显“E ×”，提示将显示存入的第×次实验值。
在显示存入值过程中，按下功能键，会清除己存入的数值。
4、电磁铁键按动此键可改变电磁铁的吸合（键上方发光管亮）。
放开（键上方发光管灭）。
二．仪器功能与操作如要显示速度值，请确认您所使用的挡光片与您设定的挡光片宽度应相等。
（仅显示时间时可忽略此项操作）。
每次开机，挡光片宽度自动设定为1.0cm 。
P1 （外侧口兼电磁铁插口）P2光电门插口图4-9-6 MUJ-6B 电脑通用计数器面板结构示意图1、计时1（S1）测量对任一光电门的挡光时间，可连续测量。
自动存入前20个数据，按下取数键可查看。
2、计时2（S2）测量P1口或P2口光电门两次挡光时间间隔及自由落体仪配套滑块通过P1口或P2口光电门的速度。
本仪器可自动存入前20个数据，按下取数键可查看。
3、加速度（a）测量滑块通过每个光电门的速度及通过相邻光电门的时间或这段路程的加速度a。
本机会循环显示下列数据：l 第一个光电门××××××第一个光电门测量值2 第二个光电门××××××第二个光电门测量值1-2 第一至第二光电门××××××第一至第二光电门测量值如连接3个或4个光电门时，将继续显示3，2-3，4，3-4段的测量值。
只有再按功能键，清“0”方可选择下一次测量。
本仪器除显示本次实验数据还可：1）存储2只光电门前4次实验测量值。
2）存储3～4只光电门前2次实验测量值。
3）按下取数键可查看存储测量值。
4、碰撞（PZh）等质量或不等质量碰撞。
P1口、P2口各接一个光电门，两只滑行器上装好相同宽度的凹形挡光片和碰撞弹簧，让滑行器从气轨两端向中间运动，各自通过一个光电门后相撞，相撞后根据滑行器质量、初速度的不同分别通过光电门。
本机会循环显示下列数据：P1.1 Pl 口光电门第一次通过××××××P1 口光电门第一次测量值P1.2 P1 口光电门第二次通过××××××P1 口光电门第二次测量值P2.1 P2 口光电门第一次通过××××××P2 口光电门第一次测量值P2.2 P2 口光电门第二次通过××××××P2 口光电门第二次测量值1）如滑块3次通过P1口，本机将不显示P2.2而显示P1.3。
2）如滑块3次通过P2口，本机将不显示P1.2而显示P2.3。
本仪器除显示本次实验数据，还可以记忆存储前4次实验的测量值。
按下取数键可查看。
5、周期（T ）：测量简谐运动l ～9999周期的时间。
可选用以下二种方法测量。
1）不设定周期数：在周期数显示为0时，每完成一个周期，显示周期数会加1。
按下转换键即停止测量。
显示最后一个周期数约1秒后，显示累计时间值。
2）设定周期数：按下转换键不放，确认到您所需周期数时放开此键即可。
（只能设定100以内的周期数。
）每完成一个周期，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。
按取数键可显示本次实验（最多前20个周期、每个周刚的测量值，如显示E2（表示第二个周期）．××××××（第二个周期的时间）……。
待运动平稳后，按功能键，即可重新开始测量。
6、重力加速度（g ）将电磁铁插入P1光电门外侧插口，两个光电门插入P2光电门插口，电磁铁键上方发光管亮时，吸上小钢球：按电磁铁键，小钢球下落（同步计时）．到小钢球前沿遮住光电门（记录时间）显示：l 第一个光电门×××××× t 1值2 第二个光电门×××××× t 2值注：第三个光电门插在P1光电门内侧插口．还可测到第3个数值。
因： 故有： （h 2-h 1）为两光电门之间距离。
将两光电门之间距离设定大些，可减小测量误差。
本仪器除显示本次实验数据，还可存储前5次实验测量值。
按下取数键可查看。
按功能键或电磁铁键，仪器可自动清“0”，电磁铁吸合。
7、计数（J ）测量光电门的遮光次数、8、测频（f ）可测量正弦波、方波、三角波。
1）将本机附带的测频输入线连接在前面板测频输入口上，另一端的红黑夹子分别夹在被测信号的输出端及公共地线上。
2）在电周期功能时，按转换键可转换到测频功能。
说明：当被测信号大于1MH Z ，如显示5628.86KH Z ,需查看尾数时，按取数键将会在显示屏左端显示×。
则此次测量值应为5628.86×KH Z 。
9、电周期（T D ）T D =1/f ，当频率较低时，用电周期测量频率值较准确。
连接方法见[8、测频（f ）]一节。
22221121,21gt h gt h ==2122121)(2t t h h g --=10、信号源（XH ）将信号源输出插头插入信号源输出插口，可输出频率为：10.000、1.000、0.100、0.010、0.001单位为KH Z 的方波信号，按转换键可改变电信号的频率。
注：如果测试信号误差较大，请检查本仪器地线与测试仪器地线是否相连接。
[实验仪器]气垫导轨、滑块、MUJ-6B 电脑通用计数器、DC-错误!未找到引用源。
微音洁净气泵、加重砝码等。
［实验原理］1．速度的测定当物体作直线运动时，若在∆t 时间内的位移为∆x ，则该物体在这段时间内的平均速度为。
∆t 越小，∆x 就越小，平均速度就越接近于某时刻的实际速度。
当∆t →0时，平均速度的极限值 就是某点的瞬时速度： dtdx t x V t t =∆∆=→∆0lim 但在实际测量中，计时装置不可能记下Δt →0的时间， 因而用此式直接测得速度是难以实现的。
全国中学生物理竞赛内容提要
全国中学生物理竞赛内容提要2011年重新修订后的。
全国中学生物理竞赛内容提要关于修订全国中学生物理竞赛内容提要的通知全国中学生物理竞赛委员会委员：关于修订全国中学生物理竞赛内容提要，近三年来已经开过多次研讨会议。
现将研讨会议后形成的待审稿发给各位委员，请审查和修改。
将于 2011 年在西安举行的第 28 届全国中学生物理竞赛决赛期间召开的全国中学生物理竞赛委员会全体会议上进行审定。
若经全会审定后通过，将于 2013 年开始实行。
全国中学生物理竞赛委员会常务委员会 2011 年 9 月全国中学生物理竞赛内容提要 (2011 年 11 月修订，2013 年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第 9 次全体会议(1990 年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。
它包括理论基础、实验、其他方面等部分。
1991 年 2 月 20 日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。
1991 年 9 月 11 日在南宁经全国中学生物理竞赛委员会第 10 次全体会议通过，开始实施。
经 2000 年全国中学生物理竞赛委员会第 19 次全体会议原则同意，《全国中学生物理对竞赛内容提要》做适当的调整和补充。
考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《内容提要》中新补充的内容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容，预赛试题仍沿用原规定的《内容提要》，不增加修改补充后的内容。
2005 年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。
依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题范围。
2011 年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，经全国中学生物理竞赛委员会第 30 次全体会议通过，2013 年开始实行。
大一下物理实验【实验报告】 用气垫导轨研究物体的运动
东南大学物理实验报告姓名学号指导老师日期座位号报告成绩实验名称用气垫导轨研究物体的运动目录预习报告...................................................2~5 实验目的 (2)实验仪器 (2)实验中的主要工作 (2)预习中遇到的问题及思考 (3)实验原始数据记录 (4)实验报告…………………………………………6~12 实验原理………………………………………………………实验步骤………………………………………………………实验数据处理及分析…………………………………………讨论……………………………………………………………实验目的：1、了解气垫导轨的工作原理2、掌握利用气垫导轨测量运动物体的加速度和重力加速度3、验证牛顿第二运动定律实验仪器（包括仪器型号）：仪器名称型号规格生产厂家仪器编号气垫导轨和附件MUJ-6B电脑通MUJ-6B用计数器天平试验中的主要工作：实验一：1、练习通用计数器的基本使用2、调平气垫导轨：①粗调:在导轨中部相隔50cm放置两个光电门，接通气源确定导轨通气良好，然后调节导轨的调平螺钉，使滑块在导轨上保持不动或稍微左右摆动。
②细调: 设置计数器在S2功能，给滑块一个适当的初速度，观察滑块经过前后光电门的时间t1，t2，仔细调节调平螺钉，使t1 略小于t2即可。
实验二：1、打开MUJ-6B电脑通用计数器，选择加速度功能，设置挡光片宽度值2、安置光电门A和B，取S=|X B-X A|=50.0cm，在滑块上安装挡光片和小钩套，打开气源，调整导轨水平3、利用小滑块，配重块4块，砝码1只，砝码盘等附件验证a1/M的关系4、利用小滑块，配重块4块，砝码5只，砝码盘等附件验证F a的关系预习中遇到的问题及思考：1、在实验中如何调节导轨水平？答：先进行粗调，在导轨中部相隔50cm放置两个光电门，接通气源确定导轨通气良好，然后调节导轨的调平螺钉，使滑块在导轨上保持不动或稍微左右摆动。
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
高中物理【实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度】
第2课时实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度一、两种打点计时器比较项目电火花计时器电磁打点计时器结构图示工作电源220 V的交流电源约8 V的交流电源打点方式周期性产生电火花振针周期性上下振动电源频率为50Hz时打点周期0.02 s 0.02 s记录信息位移、时间1．实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、刻度尺、导线、复写纸片(电火花计时器选用墨粉纸盘)、低压交流电源(频率是50 Hz，电火花计时器使用220 V 交流电源，频率也为50 Hz)。
2．实验步骤(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且把纸带压在复写纸片下面。
(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到8 V的低压交流电源上。
(3)接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点。
随后立即断开电源。
(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝0.02(n－1) s。
(5)用刻度尺测量出从起始点到第n个点间的距离Δx。
(6)利用公式v＝ΔxΔt计算出纸带在这段时间内的平均速度。
(7)用刻度尺测量某计数点前后两个计数点间的距离，计算出平均速度，用来替代该点的瞬时速度。
3．数据处理(1)求解平均速度根据v ＝Δx Δt ，求出任意两点间的平均速度。
两点间的位移Δx 可以用刻度尺测量出，Δt 为两点间的间隔数与单个时间间隔0.02 s 的乘积。
如图所示，将打好点的纸带从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，比如共数出n 个点，用刻度尺测出第1个点到第n 个点的距离Δx ，并算出这n 个点的时间间隔，则平均速度 v －＝Δx （n －1）T(T ＝0.02 s)。
(2)粗略计算瞬时速度当一段位移Δx 对应的时间Δt 很小时，我们可用这段时间内的平均速度来表示Δt 中某一时刻的瞬时速度。
如图所示，Δx Δt 可以大致表示C 点的瞬时速度，即v C ＝Δx Δt，A 、B 两点离C 点越近，算出的平均速度越接近C 点的瞬时速度。
物理实验中设计测量瞬时速度的几种方案
物理实验中设计测量瞬时速度的几种方案湖北省罗田县第一中学 周志文在物理实验中，瞬时速度是经常要测量的物理量，并且在近几年高考当中出现的频率比较高，2010年安徽卷、2010年广东卷、2008年四川卷等都有出现。
但是在实际操作当中，它是不便直接测量的，因此在设计实验中，我们要将实验中将不易测的瞬时速度转化为容易测量的物理量，再根据相关的物理知识进行处理，从而得出瞬时速度。
一、定义式测瞬时速度 根据瞬时速度的定义式0limt r dr v t dt∆→∆==∆，当时间趋近于无零时，平均速度和瞬时速度相等。
因此测速的关键是测出物体在微小时间t ∆内发生的微小位移Δr ，然后便可由t r v ∆∆=求出物体在该位置的瞬时速度，光电门测速原理就是如此。
例1：（2008四川卷）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。
盘边缘上固定一竖直的挡光片。
盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1 所示。
图2为光电数字计时器的示意图。
光源A 中射出的光可照到B 中的接收器上。
若A 、B 间的光路被遮断，显示器C 上可显示出光线被遮住的时间。
挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。
圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。
由图可知，（l ）挡光片的宽度为_____________mm 。
（2）圆盘的直径为_______________cm 。
（3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0 ms ，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。
解析：由螺旋测微器与游标卡尺的读数规则可得挡光片的宽度d=10.243mm ，圆盘的直径D=24.220cm 。
要测圆盘转动的角速度，根据圆周运动公式rv =ω，先测出圆盘边缘的线速度，由于挡光板的宽度非常小，挡光时间非常短，故瞬时速度和平均速度相等t d v =，故圆盘转动的角速度s rad s rad Dt d D v r v /9.16/105010220.2410243.10222323=⨯⨯⨯⨯⨯====---ω 二、留迹法测瞬时速度留迹法即是利用某些特殊的手段，把运动物体的位置、轨迹图象记录下来，再根据物体运动性质对其进行研究，根据运动学知识可以计算出瞬时速度。
在气垫导轨上测量速度和加速度实验讲义
在气垫导轨上测量速度和加速度气垫导轨为力学实验提供了一维几乎无摩擦的系统。
在气垫导轨上可以研究运动体的一维运动、碰撞及振动等。
本实验采用气垫导轨验证匀加速直线运动的公式和牛顿第一定律。
【预习提示】1. 在使用气垫导轨前，要首先将导轨调至水平状态，实验中如何将导轨调至水平？2. 实验中采用光电计时器是如何工作的，它是如何获得滑块滑过某点的瞬时速度的？【实验目的】1. 设计实验方案，验证匀加速直线运动的三个基本公式。
2. 设计实验方案，利用直线外推法验证牛顿第一定律。
3. 学会光电计时器的使用方法，能够用光电计时器测量时间、速度和加速度。
【实验原理】将已调水平的气垫导轨的一端垫上垫块，便得到一个较为理想的平直光滑斜面。
忽略空气摩擦阻尼，运动物体滑块在重力沿斜面的分力作用下作匀加速直线运动。
这种具有恒定加速度的运动有三个熟知的基本公式：v =v 0+at （1）s =v 0t +12at 2 （2） v 2=v 02+2as （3） 式中v 0、v 分别为物体在0t =和t 时刻的瞬时速度，s 为物体在t 时间内运动的距离，a 即为物体的加速度。
由牛顿第二定律可知，这时加速度a 和重力加速度g 之间关系应当为a =gsinθ=g ℎL （4） 式中θ为导轨的倾角，h 为导轨调平后一端垫高的高度，即垫块的厚度，L 为斜面的长度，即两端底脚螺丝之间的距离。
实验中用直线图解法求加速度。
如图1所示，设运动物体滑块每次均从P 处静止开始下滑，测得数据()()()112233,,,s v s v s v 、、、，根据（3）式，以s 为横坐标，v 2为纵坐标，作v 2~s图线，如果图线为一直线，说明物体作匀加速直线运动，直线的斜率为2a ，截距为v 02。
实验者可自行分析考虑，怎样利用（1）式和（2）式，由实验数据绘制求加速度a 的直线图。
图1 图2保持s 不变，即实验中两光电门位置固定不动，改变垫块的高度h ，即可求得加速度a 和相应的h 之间的直线关系，线性外推得到当0h =时，0a =，说明导轨水平时，物体不受外力作用要保持原来的匀速直线运动状态，从而验证了牛顿第一定律。
中学物理奥赛实验
奥赛实验注意事项考试的时候要求写出实验原理，步骤（简约，基本不算分），数据（必须是测量出来的），数据处理（这部分分值很重）。
考试的时候一般会给你一张专门的实验报告纸，你只要填空就是了。
样例实验器材实验原理（最好图文结合）怎么推导的，这里有分数实验步骤基本是纪录数据，设计表格数据处理计算出要求的数据和误差（分数最多）全国中学生物理竞赛涉及到的34个实验及相关器材1、实验误差不需要器材，但需要了解相关误差理论。
2、在气垫导轨上研究瞬时速度气轨、滑块、光电计时器（包括光电门）不同宽度的U型挡光片，不同厚度的垫块，游标卡尺。
3、测定金属的杨氏模量测定杨氏模量专用装置一套（包括光杠杆、砝码、镜尺组）带有道口的米尺、钢板尺、螺旋测径器等。
（二）用CCD成像系统测定杨氏模量器材测定杨氏模量专用支架、显微镜及支架、CCD成像系统（CCD摄像机及支架、监视器）米尺（带道口）螺旋测径器。
4、研究单摆的运动特性单摆装置，带卡口的米尺，电子停表，光电计时器（现在实验室就有）5、气垫导轨上研究碰撞过程中动量和能量变化气轨，光电计时器，带有黏合器和碰簧的滑块，骑码，U形挡光片，游标卡尺，电子天平。
6、测定空气中的声速声速测定仪（包含压电陶瓷换能器）功率函数发生器，示波器等。
7、弦线上的驻波实验弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测线圈各一个、1kg砝码和6根不同线密度的吉他弦），信号（功率函数）发生器一台，双踪示波器一台，螺旋测径器，米尺（长度大于80cm）电子天平（或物理天平）三通接头，水准泡等。
8、测定冰的融化热量热器，电子天平，数字温度计，冰，冷、热水，烧杯，停表，干燥的布9、测定固体的线膨胀系数管式恒温电炉（或者管式蒸汽加热恒温炉），温度自动控制器，数字温度计，千分表，米尺，待测样品。
10、测定液体的热容测定液体比热容的专用实验装置，数字温度计两台，电子天平，停表，热水和冷水，待测饱和热食盐水，饱和冷食盐水，自来水。
11、学习使用数字万用电表数字万用电表，直流稳压电源，干电池，电阻，电阻箱，变阻器等。
力学实验误差分析
力学实验误差分析作者：吕颀豪来源：《中国科技纵横》2018年第04期摘要：高中物理力学实验中存在着许多误差，而产生这些误差的原因不尽相同，来源于仪器本身的测量精度，以及所使用公式的系统误差。
本文选取用单摆测定重力加速度，和气垫导轨上研究瞬时速度两个实验进行误差分析。
单摆实验通过测量单摆的周期求得当地的重力加速度，本文主要基于系统误差的角度对该实验的周期公式进行讨论。
在气垫导轨上滑块与导轨摩擦力很小，用光电门测量滑块上的遮光片通过的时间，可以研究滑块的运动情况，通过定性地对该实验展开探讨，得出实验中的修正公式或改进方法。
关键词：单摆；气垫导轨；实验误差；高中物理中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）04-0000-001引言高中物理实验中有许多力学实验，例如在气垫上研究瞬时速度，研究弹簧的弹力和弹簧伸长量的关系，验证力的平行四边形法则，验证机械能守恒定律和用单摆测定加速度等等。
而力学实验与电学实验相比，其实验误差往往比较大，这是多方面因素导致的，例如仪器测量的精度，空气阻力影响，各个部分摩擦力实际上简单关系，采用理想化模型而产生的系统误差，用平均速度代替瞬时速度带来的误差，仪器本身的损坏等等，而这其中的很多误差是不可避免的，系统误差一方面是来自于于所使用公式本身存在缺陷，一方面是来自于仪器的精确度有限。
对于公式存在的缺陷，我们可以通过研究实际情况得到实际的计式从而能对减小系统误差提供一定的指导作用。
而对于仪器的精确度有限产生的误差，我们可以通过合理的选择实验仪器来减小这部分误差。
在单摆实验中，单摆的运动公式的得出采用的是理想化模型，轻的不可伸长的刚性绳和小角度摆动与实际单摆的运动存在着系统误差。
而气垫导轨实验中用平均速度代替瞬时速度的做法也存在着一定的系统误差。
本文将对“用单摆测定重力加速度”和“在气垫导轨上研究瞬时速度”这两个力学实验进行误差分析，这二者在具体实验过程中存在较大误差需要探讨。
气垫导轨上测量速度和加速度[方案]
实验三 气垫导轨上测量速度和加速度【目的】1.学习气垫导轨和数字毫秒计的正确使用。
2.掌握在气垫导轨上测量平均速度、瞬时速度和加速度的方法。
3.研究力、质量和加速度之间的关系。
【原理】利用从导轨表面上的小孔喷出的压缩空气，使导轨表面与滑块之间的摩擦力大大减小，气轨上的滑块运动几乎可以看做是无摩擦的运动。
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t ∆，则滑块通过光电门的平均速度为：t L v ∆∆= (2-13)若L ∆很小，则在L ∆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。
L ∆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L ∆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1v 和2v ，则滑块的加速度：Sv v a 22122-= (2-14)根据牛顿第二定律F ＝ m a (2-15)如图2-11所示，水平气轨上质量为M 的滑块A ，用细绳通过轻滑轮B 与砝码C 相连，在忽略各摩擦力，不计线的质量，线不伸长的条件下，对于滑块A ，根据牛顿第二定律有T ＝ M a (2-16)式中T 为绳子的张力，对于质量为m 的砝码，根据牛顿第二定律有mg － F ＝ m a(2-17)由式（2-16）和式（2-17）得mg ＝（M ＋m ）a (2-18)式（2-18）表明，当系统总质量保持不变时，加速度与合外力成正比，当合外力保持恒定时，加速度与系统总重量成正比，若实验证明了式（2-18）成立，亦即验证了牛顿第二定律。
气轨上的实验——速度、加速度的测量及牛顿第二定律的验证
中国石油大学现代远程教育课程实验报告所属教学站：姓名：学号：年级专业层次：学期：实验时间：实验名称：气轨上的实验——速度、加速度的测量及牛顿第二定律的验证小组合作：是○否○小组成员：1、实验目的：2、实验设备及材料：3、实验原理：4、实验内容及数据：5．实验数据处理过程：质量不变时加速度与外力成正比的数据记录：2/m kg 次数/t s∆11/v ms-2/t s∆12/v ms-2/a ms-2/a ms--2/lia ms-1 0.10 0.1 0.05 0.2 0.015 0.0142 0.01442 0.11 0.09 0.051 0.19 0.015 0.01423 0.11 0.09 0.052 0.19 0.014 0.01424 0.10 0.1 0.051 0.19 0.013 0.01425 0.11 0.09 0.052 0.19 0.014 0.01421 0.12 0.125 0.040 0.33 0.027 0.027 0.0292 0.12 0.125 0.040 0.33 0.0273 0.12 0.125 0.040 0.33 0.0274 0.12 0.125 0.040 0.33 0.027第一种情况a -=0.0142 li a =0.0144 σ实=4.14728827066554E-030.()()2233实理实理σσ+≤-a a0.0142<=0.0158 所以理论正确第二种 a -=0.027 li a =0.029 σ实=9.14728827066554E-030 |0.027-0.029|=0.002<0.0124第三种情况a -=0.077 li a =0.075 σ实=1.14728827066554E-020 0.002<0.0210所以理论正确物体所受外力不变时，加速度与质量成反比的数据记录表：6．实验结果的评定及分析：7．问题讨论：问答题答案：1.指的是滑块的质量不变调节气轨水平后，将一定质量的砝码盘通过涤纶带经气轨滑轮与滑块相连。