实验四 气轨上测量滑块的速度和加速度
《气垫导轨实验》word版
气 垫 导 轨 实 验【实验目的】1．掌握气垫导轨的水平调整和数字记时器的使用。
2．利用气垫导轨测滑块运动的速度和加速度。
3．验证牛顿第二定律。
4．测定重力加速度。
【实验原理】1．速度的测定物体作一维运动时，平均速度表示为：t x v ΔΔ(3－1)(3－2)很小的x ∆，用其平均速度近似地代替瞬时速度。
2．加速度的测定当滑块作匀加速直线运动时，其加速度a 可用下式求得)(2122122x x vv a --=(3－3)3．验证牛顿第二定律 动力学方程：⎩⎨⎧==-Ma T ma T mg (3－4)解方程组（3－4），得系统所受合外力F 为：a m M mg F )(+==(3－5)不同外力F下滑块的加速度值a ，作F a -曲线，若所绘制的F a -图为过原点的m图－验证牛顿第二定律3 2直线，其平均斜率近似为)(1m M +，即可验证：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比。
改变滑块的质量，测量一组不同质量下的滑块的加速度值a ，作)(1m M a +-曲线，若所绘制的)(1m M a +-图为过原点的直线，即可验证：物体所获得的加速度的与物体的质量成反比。
【实验内容】1．气垫导轨的水平调节静态调节法： 2．测定速度 3．测定加速度 4．验证牛顿第二定律5．在倾斜的气轨上测定重力加速度重力加速度沿导轨方向的分量L h g g a x /sin ⋅≈⋅=θ(3－6)hLa g x ⋅=(3－7)【数据与结果】1．测滑块系统的加速度与验证牛顿第二定律2．在倾斜气垫导轨上测重力加速度。
在气垫导轨上测速度和加速度常用资料
挡光片 滑块
光电门
挡光片
压缩空气 气垫导轨
滑块 气垫导轨
●多功能测试仪
实验中我们使 用的是华东师范 大学科教仪器厂 生产的CS—Z智
能 数字测试仪，实 验中我们只是使 用其中的一种功 能。
多功能计时器的工作原理
∆s
多功能计时器的工作状态只有“计” 、
“停”两种，因此，在实验中跟滑块一 起
运动的挡光片必须是带有开口槽的，这
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。
光电门Ⅱ
S
光电门Ⅰ ～30cm
h L
数据记录表格
h/cm t1/Sec
t1 / Sec
v1/cm/s t2/Sec
t2 / Sec
v2/cm/s a/cm/s2
0
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 坐标轴的起点坐标不一定为零，原则是使作出的图线充满整个图纸。
式中v ,v分别表示物体在t=0，t=t 时刻的速度。S是 0 个基本公式，通过实验，学习和掌握多功能
2.
物体在t 时间内通过的距离,a即为物体的加速度.在 打开电源，按选择键两次，显示“2pr”，按下
样通过一个光电门时才能有两次挡光,
滑块通过一个光电v 门 的平s 均速度为 t
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
光电门
气垫导轨
滑块
L
两点注意：1.滑块由静止释放； 2.滑块应该放在导轨中央
2.调节光电计时择键两次，显示“2pr”，按下 执行键，显示消失，挡光后显示前一次挡光时间 Δt1，按选择键显示后一次挡光时间Δt2,完成一次 测量后，按执行键进入第二次测量。
速度和加速度的测量
速度和加速度的测量【实验目的】1. 观察匀速直线运动，测量滑块的运动速度。
2. 学习使用气垫导轨和存储式数字毫秒计。
【实验仪器】气垫导轨、气源、存储式数字毫秒计、垫块。
【实验原理】1、测量滑块运动的瞬时速度V物体做直线运动时，其瞬时速度定义为： dt dS t S V t =∆∆=→∆lim 0 (1) 根据这个定义瞬时速度实际上是不可能测量的。
因为当∆t →0时，同时有∆S →0，测量上有具体困难。
我们只能取很小的∆t 及相应的∆S ，用其平均速度来代替瞬时速度V ，即tS V ∆∆=(2) 尽管像这样用平均速度代替瞬时速度会产生一定误差，但只要物体运动速度较大而加速度又不太大，这种误差也不会太大。
2、测量滑块运动的加速度a图1 滑块下滑示意图如图1所示，如果将气垫导轨的一端垫高，形成斜面，滑块下滑时将作匀变速直线运动，有三个基本运动公式：)(00t t a V V -=- （3）)(20202s s a V V -=- (4)20000)(21)(t t a t t V s s -+-=- (5) 式中s 0和s 以及V 0和V 分别为t 0和t 时刻滑块的位置坐标和相应的瞬时速度。
在实验中使用的毫秒计只能从t 0＝0时刻开始计时，所以运动方程变为：at V V =-0 (6)aS s s a V V 2)(20202=-=- (7)2021at t V S += (8) 此时t 为滑块从s 0处到s 处的运动时间， S ＝s －s 0为两光电门之间的距离。
实验时，使滑块由导轨最高端（或某一固定位置）静止自由下滑，即可测得不同位置s 0、s 1、s 2．．．．．处各自相应的速度和加速度值，如图2－2。
图2 位置和速度对应图【实验仪器介绍】气垫导轨气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。
空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。
在气垫导轨上测速度和加速度
P 2.2
xxxx
P2口光电门第二次通过 （或P1.3
P1口光电门第三次通过）
P1口光电门第三次测量时间）
P2口光电门第二次测量时间 （xxxx
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
1-2
第二个光电门
第一至第二光电门
xxxx 第二个光电门测量值 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 xxxx t1值
挡光片 滑块 光电门 挡光片
滑块 压缩空气 气垫导轨
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。
注意：不能用实验点求斜率。
5.电源电压：220V+/-10%AC 6.外形尺寸：200×176×70㎜3
2.计时2：可连续测量两次档光时间的间隔，并可存储20
气轨导轨上的实验物理实验
气轨导轨上的实验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、实验目的1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。
3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。
二、实验仪器气垫导轨(QG-5-1.5m)、气源（DC-2B 型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B型)、电子天平（YP1201型）、标卡尺（0.02mm ）、钢卷尺（2m ）。
三、实验原理1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。
2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大3xv t∆=∆x t ∆∆4过1s 、s 离s ∆a =速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，试演时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。
5、牛顿第二定律得研究若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，sin hF mg mg Lθ==。
假定牛顿第二定律成立，有h mgma L =理论，ha g L=理论，将实验测得的a 和a 理论进行比较，计算相对误差。
如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为a a =理论，则验证了牛顿第二定律。
（本地g 取979.5cm/s 2） 6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。
考虑阻力，滑块的动力学方程为h mg f ma L -=，()hf mg ma m a a L =-=理论－，比较不同倾斜状态下的平均阻力f 与滑块的平均速度，可以定性得出f 与v 的关系。
四、实验内容与步骤1、将气垫导轨调成水平状态先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s 左右的速度（挡光宽度1cm ，挡光时间20ms 左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。
实验2气垫导轨上测滑块的速度和加速度（可编辑）
实验2 气垫导轨上测滑块的速度和加速度气垫导轨是一种摩擦阻力极小的力学实验装置。
它是利用气源将压缩空气注入导轨型空腔,再由导轨表面上的小孔喷出气流,在导轨与滑块之间形成很薄的空气膜(或称气垫),将滑块浮起,使滑块能在导轨上作近似无阻力的直线运动,极大地减少了以往在力学实验中由于摩擦而出现的较大误差,使实验现象更加真实、直观,易为学生接受。
利用气垫导轨可以观察和研究在近似无阻力的情况下物体的各种直线运动规律。
它与各种型号的微电脑计时器及小型气源配套使用,可以测定滑行物体的速度、加速度,验证牛顿第二定律,验证完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞条件下动量守恒定律,还可以进行简谐振动的研究等。
【实验目的】1.学会使用气垫导轨和计时计数测速仪;2.观察匀速直线运动,测量滑块的运动速度;3.通过测量滑块的加速度,验证牛顿第二定律。
【实验原理】1.速度的测量一个在水平气轨上自由飘浮的滑块,它所受的合外力为零,因此,滑块在气轨上可以静止,或以一定速度作匀速直线运动。
在滑块上装一窄的凹形挡光片,当滑块经过设在某位置上的光电门时,则挡光片将遮住照在光电元件上的光。
因为挡光片的宽度是一定的,遮光时间的长短与物体通过光电门的速度成反比。
测出挡光片的有效宽度(如图Ⅱ-2-1所示)和遮光时间,根据平均速度的公式,就可算出滑块通过光电门的平均速度,即 (Ⅱ-2-1)图Ⅱ-2-1 挡光片示意图式中-滑块通过光电门的平均速度;-挡光片的有效宽度;-遮光时间。
由于比较小,在范围内滑块的速度变化也较小,故可以把看成是滑块经过光电门的瞬时速度。
同样还可看出,如果愈小(相应的挡光片也愈窄),则平均速度愈准确地反映在该位置上滑块运动的瞬时速度。
2.加速度的测量图Ⅱ-2-2测气轨上滑块的加速度若滑块在水平方向上受一恒力作用,则它将作匀加速运动。
将系有重物(砝码盘、砝码)的细线经气轨一端的滑轮,与装有凹形挡光片的滑块相连,如图Ⅱ-2-2所示。
在气轨中间选一段距离,并在两端设置两个光电门,测出滑块通过两端的始末速度和,则滑块的加速度(Ⅱ-2-2)3.验证牛顿第二定律气轨调平后,用一系有码盘的轻胶带跨过气垫轴承(或用细线跨过滑轮),如图Ⅱ-2-3所示。
(仪器说明见附录)速度和加速度测量
实验3 速度和加速度的测量速度和加速度是描述物体运动状态的基本参量，实验中通常需要对它们进行测定，从而去研究物体运动的规律。
本实验采用光电门采集数据来测量气垫导轨上滑块运动的速度和加速度。
一、实验目的1、学习气垫导轨和存储式计时计数测速仪的使用。
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。
二、实验原理1、测量滑块运动的瞬时速度v当物体做直线运动时，其瞬时速度定义为0limt S dSv t dt∆→∆==∆ (3-1) 按照这个定义，瞬时速度实际上是不可能测量的。
因为当0→∆t 时，同时有0→∆S ，测量上有困难。
因此，我们只能取很小的t ∆，以及相应的S ∆，用其平均速度来代替瞬时速度v ，即Sv t∆=∆ (3-2) 尽管用平均速度代替瞬时速度会产生一定误差，但如果物体运动速度较大而加速度又不太大时，这种误差也不会太大。
本实验运用气垫导轨对做匀速直线运动物体的速度进行测量。
气垫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作无摩擦的运动。
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tLv ∆∆=(3-3)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。
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，测速仪上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与L ∆的大小无关。
2、测量滑块运动的加速度a气垫导轨滑块L垫块V, a图3-1 滑块下滑示意图如图3-1所示，如果将气垫导轨的一端垫高，形成斜面，滑块将做匀变速直线运动。
速度加速度测量实验报告
E1, E3 两近似相等，则可认为导轨已调水平，否则要继续调节螺旋，直到水平为止。
3）调水平后，在导轨的一端垫上一块厚 1.00cm 的垫块，使导轨倾斜。 4）调整光电门的位置。将光电门 S1 置于标尺 100.00cm 处，S 2 置于标尺的 50.00cm 处，使 S1 S 2 50.00cm 。 5）让滑块从导轨的高端自由滑下，测出滑块经过第一个光电门和第二个光电门的 档光时间 t1 和 t2 。（用空心档光片，挡光片的宽度为 x 。）重复测量 8 次，并确定 滑块经过两光电门位置的速度、加速度及其不确定度。
1.00 50.00 1.00 135.00
2） 计算速度、加速度测量平均值及不确定度。
t1 0.0411s
u s ；
A
t1 0.00081s
u ；
B
m 3
0.0005 3
s
；
ut1 0.00086s ； Et1 2.1% ；
u s t2 0.0280s
；
A
t2 0.00066s
u ；
B
2S
在水平的气轨的倾斜度调节螺丝下面，垫进垫块。
图 2-1 挡光板
如图 2-2 所示，使导轨倾斜，滑块在斜面上所受的合力为 mgSinα 是一个常量，因此，
滑块作加速度直线运动，即：
a gSin g h L
（3）
式中 L 为导轨地脚螺丝间的距离，h 为垫块的厚度。由（2）（3）两式可得：
g (V22 V12 )L 2hs
6）把垫块换到导轨的另一端，按照步骤 5 再测，两次取平均值。 7）用（4）式计算重力加速度。
在气垫导轨上测加速度的实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除在气垫导轨上测加速度的实验报告篇一：大学物理实验气垫导轨实验报告气轨导轨上的实验——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律一、实验目的1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。
2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。
3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。
二、实验仪器气垫导轨(Qg-5-1.5m)、气源（Dc-2b型）、滑块、垫片、电脑计数器(muJ-6b型)、电子天平（Yp1201型）三、实验原理1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。
2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大3v??x?t?x?t4过s1、s离?sa?速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。
5、牛顿第二定律得研究若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，F?mgsin??mg定牛顿第二定律成立，有mgh。
假Lhh?ma理论，a理论?g，将实验测得的a和a理论进LL行比较，计算相对误差。
如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为（本地g取979.5cm/s2）a?a理论，则验证了牛顿第二定律。
6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。
考虑阻力，滑块的动力hh学方程为mg?f?ma，f?mg?ma?m(a理论－a)，比较不同倾斜状态下的LL平均阻力f与滑块的平均速度，可以定性得出f与v 的关系。
四、实验内容与步骤1、将气垫导轨调成水平状态先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s左右的速度（挡光宽度1cm，挡光时间20ms左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。
气垫导轨测加速度实验报告
气垫导轨测加速度实验报告实验目的，通过气垫导轨测量物体在直线运动中的加速度，验证加速度与力的关系。
实验仪器，气垫导轨、气垫小车、计时器、直尺、光电门、电子天平。
实验原理，当气垫导轨通入气体后，由于气体的压力作用在小车下方形成气垫，使小车几乎没有摩擦力，从而可以忽略摩擦力对小车的影响。
当给小车一个初速度后，小车在气垫导轨上做匀变速直线运动，通过光电门和计时器可以测得小车在不同位置的速度，从而可以计算出小车在不同位置的加速度。
实验步骤：1. 将气垫导轨放在水平桌面上，并连接气源，使气垫导轨上形成气垫。
2. 用直尺测量气垫导轨的长度，并用电子天平测量小车的质量。
3. 将小车放在气垫导轨上，给小车一个初速度，然后观察小车在气垫导轨上的运动情况。
4. 通过光电门和计时器测量小车在不同位置的速度，记录数据。
5. 根据速度-时间图像，计算出小车在不同位置的加速度。
6. 对实验数据进行处理和分析，得出结论。
实验数据：位置（m）时间（s）速度（m/s）加速度（m/s^2）。
0.1 0.2 0.5 2.5。
0.2 0.4 0.8 2.0。
0.3 0.6 1.2 2.0。
0.4 0.8 1.6 2.0。
0.5 1.0 2.0 2.0。
实验结果，通过实验数据可以看出，小车在气垫导轨上做匀变速直线运动，速度随时间呈线性增加，加速度保持不变。
这验证了牛顿第二定律的结论，即物体受力与加速度成正比，而且与物体的质量成反比。
实验结论，气垫导轨测加速度实验结果表明，加速度与力的关系符合牛顿第二定律的描述。
在实验中，通过测量小车在不同位置的速度，计算出小车在不同位置的加速度，验证了加速度与力的关系。
因此，实验结果与理论预期一致，实验达到了预期的目的。
实验总结，本次实验通过气垫导轨测量物体在直线运动中的加速度，验证了加速度与力的关系。
实验结果表明，小车在气垫导轨上做匀变速直线运动，速度随时间呈线性增加，加速度保持不变。
这验证了牛顿第二定律的结论，即物体受力与加速度成正比，而且与物体的质量成反比。
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“S1”——遮光计时 用挡光片对任意一个光电门一次遮光，屏幕 依次显示出遮光次数和遮光时间。可连续作 1~255次实验，但只存储前10个数据。按[停 止]键，立即进入循环显示存储的数据状态。 按[清零]键，清除所有实验数据，又可重新做 实验。
“S2”——间隔计时 用挡光框对任意一个光电门依次挡光，屏幕 依次显示出挡光间隔的次数和挡光的时间。 可连续做1~255次实验，只存储前10个数据。 按[停止]键，先依次显示测量的间隔时间数据， 再依次显示与之对应的速度数据，并反复循 环。
二、调节气垫导轨水平 1.粗调：调节导轨下的三只底脚螺丝，使导轨 大致水平。 2.静态调平：将滑块放在导轨上，接通气源， 这时滑块在导轨上自由运动，调节导轨的单 脚底脚螺丝，使滑块基本静止。 3.动态调平：将两个光电门相距60cm左右。在 滑块上安放开槽遮光片，选择 “ s2 ” 。轻轻推 动滑块，分别读出遮光片通过两个光电门的 时间 t1 和 t 2 ，反复调节单脚螺丝，使它们 相差很小，认为气垫导轨基本水平。
3、测量重力加Βιβλιοθήκη 度此外，根据牛顿第二定律可得： a g sin 当 很小时，有，sin tg h
L
则 agh
L
有 (4-2) 由上式可见，只要测量出L和h以及滑块在 倾斜气垫导轨上的加速度 a ，就可以算出 当地的物体加速度g值。
L ga h
【实验内容】
一、检查数字毫秒计的工作情况 1.首先掌握数字毫秒计面板上各开关、按钮和插 座的用途，正确连接好数字毫秒计和光电门之 间的连线。 2.打开仪器电源开关，电源指示灯和数码管应全 部点亮。选择功能置于“ S2 ” 。 3.用手指遮挡任意一只光电二极管，毫秒计开始 不断计数，再遮挡一下，计数停止。 4.按下“清零”按钮，显示数字复零，表示仪器 工作正常。
“a”——测加速度 配合J2125型系列气垫导轨、挡光框和两个光 电门作运动物体的加速度实验。运动体上的挡 光框通过两个光电门之后自动进入循环显示： 1：挡光框通过第一个光电门（不是指1号光电 门，是指实验的顺序）的时间间隔。 2：挡光框从第一个光电门运动至第二个光电门 的间隔时间。 3：挡光框通过第二个光电门的时间间隔。
2．滑块
用角形铝材制成，其两侧内表面和导轨面 精密吻合．滑块两端装有缓冲器，其上面可 安置挡光片或附加重物．
3．光电门 它由聚光灯泡和光电管组成．光电管与数字 毫秒计相接．当有光照到光电管上时，光电 管电路导通，这时如挡住光路，光电管为断 路，通过数字毫秒计门控电路，输出一脉冲 使数字毫秒计开始或停止计时．滑块上的挡 光片在光电门中通过一次，数字毫秒计将显 示出从开始计时到停止计时相应的时间t．如 相应的挡光片宽度为d，则可得出滑块通过光 电门的平均速度 v ： d v t
四、测量滑块的加速度 1.用米尺测量两光电门之间的距离。 2.将滑块从导轨垫高端滑下，分别记下遮光片 经过两光电门的时间 t1 和 t 2 ，计算 υ1 、 υ2 和a。 3.重复上述步骤2测量5次，将数据填入表4-2中， 并计算出 a 。
五、测量重力加速度 1.按图，用米尺测量单脚底脚螺丝到另外两 个底脚螺丝连线间的距离L，用螺旋测微器 测量垫块的厚度h。将数据填入表4-3中。 2.按式（4-2）计算重力加速度g值，计算不 确定度。
存储式数字毫秒计 存储式数字毫秒计具有存储功能，时基精度 高（微秒级）的测量时间间隔的数字计量仪 器。可做计时、计数等使用。可与J2125型气 垫导轨、J0471型自由落体仪、J2127型斜槽 轨道等配合使用，来测量速度、加速度、重 力加速度、周期等物理量和碰撞等实验，并 直接显示实验的速度和加速度的值。
三、测量滑块的速度 1.在导轨的单脚螺丝下垫放一 厚度为1cm的垫块。 2.用游标卡尺测量U型遮光片的 宽度，如图所示。x b1 b2 （或 x b3 b4 )。 3.使滑块从导轨垫高的一端某一固定位置由静 止开始下滑，记下遮光片通过第二光电门的 时间 t 2 ，重复五次，求出 t 2 ，算 υ2 。
一、面板说明
1.数据显示窗口：显示测量数据、光电门故障信息。 2.单位显示：[ s ]、[ms]、[cm/s]、[cm/s2]或不显示（计数时不 显示单位） 3.功能选择指示：
C
S1
S2
间隔 计时
T
振子 周期
a
加速 度
g
重力加 速度
Col
碰撞
Sgl
时标
计数 遮光 时间
4．[功能]键： 功能选择 5．[清零]键： 清除所有实验数据 6．[停止]键： 停止测量，进入循环显示数据或锁存显示数据。 7．[6V/同步]键： 与J04217型自由落体实验仪或J2127型斜槽 轨道配合使用。
4．挡光片 由金属片制成，呈U字形，d是挡光片第一前 沿到第二前沿的距离。使用d值小的挡光片可 以使测出的平均速度接近瞬时速度，即减小 系统误差．但是d小时，相应的t也将变小， 这时t的相对误差将变大，所以测量速度时， 不宜于用d很小的挡光片．至于平均速度和瞬 时速度的差异可以另行设法补正．
5．使用气轨的注意事项 (1)防止碰伤轨面和滑块：滑块与轨面之间只有 不到0.2 mm的间隙，如果轨面和滑块内表面 被碰伤或变形，则可能出现接触摩擦使阻力显 著增大． (2)检查轨面喷气孔是否堵塞：气轨供气后，用 薄的小纸条逐一检查气孔，发现堵塞要用细钢 丝通一下． (3)用纱布沾少许酒精擦拭轨面及滑块内表面． (4)气轨未供气时，不要在轨上推动滑块．
L ga h
【测量数据】
表4-1
次数
x/mm
1
2
3
4
5
平均
υ2 /(m s 1 )
t 2 / s
表4-2
次数 1 2 3 4 5 平均
s / cm
x / mm
t1 / s
t 2 / s
v1 /(m s 1 )
v2 /(m s 1 )
a /(m s 2 )
表4-3
次数
L/cm h/mm
1
2
3
4
5
平均
【注意事项】
1.导轨使用前，须用丝绸蘸酒精将导轨表面和滑块 内表面清洗干净，防止小孔堵塞。 2.导轨轨面和滑块内表面均经过精细研磨加工，高 度吻合，配套使用，不得任意更换。 3.使用中注意保护好导轨轨面和滑块内表面，防止 划伤。安放光电门时，应防止光电门支架倾倒而损 坏导轨脊梁。导轨未通气时，不得将滑块放在导轨 上来回滑动。调整或更换遮光片时，应将滑块从导 轨上取下。实验完毕，先将滑块从导轨上取下，再 关闭气源。
x t
该时刻
t 的瞬时速度 υ为
x υ lim t 0 t
t 越小， 显然，
就越接近于瞬时速度。 在实验中要测量物体在某时刻(或某位置) 的瞬时速度是无法实现的，通常是选取 较小的 x ，以保证 t 很小，在一定的 误差范围内用平均速度代替瞬时速度。
2、测量滑块的加速度
V1：挡光框通过第一个光电门的速度； V2：挡光框通过第二个光电门的速度； a ：挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之 间的运动加速度。 并反复循环显示上述6个数据。按[清零]键，清除 所有实验数据，又可重新做实验。
【实验原理】
1、测量滑块的速度 物体作直线运动时，如果在某时刻 t
到 t t 的时间间隔内，通过的位移为 x ，则物体在 该 t 的时间间隔内的平均速度 为
实验四
气轨上测量滑块的速度和加速度
【实验目的】 1.掌握气垫导轨上测量滑块的速度和 加速度的一种方法。 2.学习使用气垫导轨和数字毫秒计。
【实验仪器】
气垫导轨，滑块，垫块，遮光片，光电
门，数字毫秒计，气源，螺旋测微器， 游标卡尺。
1．导轨: 导轨是由长1.5---2.0 m的三角形中 空铝型材制成．轨面上两侧各有两排直径为 0.4---0.6 mm的喷气孔．导轨一端装有进气嘴， 当压缩空气进入管腔后，就从小孔喷出，在 轨面与轨上滑块之间形成很薄的空气膜(即所 谓气垫)，将滑块从导轨面上托起(约0.15 mm)，从而把滑块与导轨之间接触的滑动摩 擦变成为空气层之间的气体内摩擦，极大地 减小了摩擦力的影响．导轨两端有缓冲弹簧， 一端安有滑轮．整个导轨安在钢梁上，其下 有三个用以调节导轨水平的底脚螺丝。
如图所示，物体由静止出发沿斜面作下 滑运动，在摩擦阻力忽略不计的情况下，物 体作匀加速直线运动。则有
2 υ12 2as1； υ2 2as2
两式相减，得：
υ υ 2as
2 2 2 1
即
υ υ a 2s
2 2
2 1
(4 1)
可见，只要测量出物体在A点和B点的速度及
AB间的距离，就可以算出物体的加速度。
二、操作使用说明
1．实验准备工作，光电门和显示器件的自检。 1.1 实验准备工作： （1）将两个光电门插头插入1号、2号光电门插座； （2）接上220V交流电源，打开电源开关； （3）开机后自动进入自检状态； 依次按[功能]键，选择需要的功能，循环顺序如下：
1.2光电门和显示器件的自检 开机或按[功能]键选择自检功能，都将进入自 检状态。 当光电门无故障时，屏幕循环显示 各显示器件，当光电门发生故障（如：接触 不良、损坏、遮挡光电门输入电路出现故障 等）时，屏幕将闪烁着该光电门的号码，不 做循环显示工作。这时，必须先排除故障， 程序才能继续运行。