一、实验名称：实验2 气 垫 导 轨 实 验
实验二气垫导轨实验
实验二气垫导轨实验一、实验目的1、学习气垫导轨的基本工作原理与特点；2、了解气垫导轨工作时的特性及优化方法；3、掌握气垫导轨的设计原理和设计方法；4、通过实验验证气垫导轨的工作性能。
二、实验内容三、实验原理气垫导轨是利用气液两相流的作用，在导轨面上形成气膜，使导轨与台面之间产生气浮力，从而形成负载支撑系统。
气垫导轨的主要特点是摩擦小、运动平稳、精度高、寿命长等。
气垫导轨的气体流道设计非常重要。
气体的流动受几何参数和压力控制的影响。
密封性与压力的平衡是至关重要的，以确保气垫导轨的高精度运动。
气垫导轨的优化可以通过结构优化或气体压力优化来实现。
其中，结构优化包括气膜通道形状和几何参数的设计改进，以及加工和制造工艺的优化等。
气体压力优化包括压力注入过程的优化和气体通道压力的控制等。
四、实验步骤1、准备气垫导轨及测试设备，并检查设备安全可靠；2、将气垫导轨与测试台面正确连接并调整平稳；3、注入气体，使其形成气膜并保持稳定；4、通过测量工具，测试气垫导轨的运动特性和精度。
五、实验结果通过实验可得出气垫导轨的运动特性和精度等指标。
根据实验结果，可以对气垫导轨的结构和气压参数进行优化设计，以达到更好的工作性能和精度。
六、注意事项1、实验时应注意安全，避免气垫导轨和测试设备产生损坏；2、气垫导轨的工作性能与气体压力和气体流动速度有关，应在合理范围内进行调整；3、实验结束后应及时清理工作现场，恢复正常使用状态。
通过本次实验，我们深入了解了气垫导轨的工作原理，掌握了气垫导轨的设计方法和优化原理，并对气垫导轨的运动特性和精度等指标有了较深的认识。
同时，也提高了我们的实验能力和工程设计水平，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。
实验二 气垫导轨上的实验上课讲义
实验二气垫导轨上的实验实验二 气垫导轨上的实验气垫导轨是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，来自气源的气在开有密集小孔的导轨表面产生一层气垫。
物体运动在气垫上，避免物体与导轨的直接接触，很大程度上减少了物体与导轨表面的摩擦。
利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度，验证牛顿第二定律，动量守恒定律，研究简谐振动等。
【实验目的】1、利用碰撞特例验证动量守恒定律。
2、学习使用气垫导轨和数字毫秒计。
【实验仪器】实验装置如图1所示，主要由气源、气垫导轨、滑块（上面装有档光片）、光电计时系统（光电门、数字毫秒计）组成。
图1 气垫导轨实验示意图实验室用“吹尘器”作气源。
气垫导轨简称气轨，是一条横截面为三角形的空芯轨道，轨道表面分布着许多小气孔。
气轨一头封闭，另一头装有进气嘴，气流从进气嘴流入，通过小气孔喷出，当滑块置于气垫之上时，滑块与轨道之间形成气垫，将滑块浮起，滑块的运动可视为是无摩擦的（气垫的两端装有缓冲弹簧，以免滑块冲出）。
整个导轨安置在矩形梁上，梁下有三个用来调节水平的底脚螺丝。
（3）滑块1m 、2m （1m ~22m ）是实验中相互碰撞的两物体，1m 、2m 滑块的内表面可与气轨密切配合；上部装有“凹”字形的档光片，1m 一端装有缓冲弹簧，另一端粘有尼龙搭扣，2m 一端粘有尼龙搭扣，另一端为光滑端。
（4）光电计时测速系统由光电门、数字毫秒计（包括滑块上的档光片）组成。
光电门是计时系统的信号接收装置，主要由安装在支架上的小聚光灯和光敏管组成，也有使用红外发光二极管和红外光敏三极管组成的光电门。
聚光灯和光敏管对置于轨道两侧，工作时聚光灯发光，光敏管接收光电信号。
利用光敏管所接收的光照变化来控制毫秒计的“计”和“停”，实现计时。
光电计时器在本实验的工作特点是：光敏管第一次被遮光，开始计时，第二次被遮光，计时停止，故计时器记录的是两次遮光的时间间隔。
固连于滑块上的挡光片的有效部分为“凹”字形铝片，当挡光片随同滑块通过光电门时，就使光敏管受到两次遮光，从而使计时器记下一段时间t 与此段图2 档光片运动示意图于是滑块通过光电门的平均速度为tx=υ （1）x 不大，可将v 近似地视为瞬时速度。
气垫导轨测重力加速度实验报告
琼州学院学生综合性（设计性）实验报告实验课程名称气垫导轨测重力加速度指导老师及职称何仲姓名叶佩玲学号********专业物理学班级12物理开课学期至学年学期上课时间年月日至年月日一、实验方案3、实验内容及注意事项：实验原理：物体作直线运动时，如果在△t时间间隔内，通过的位移为△x，则物体在△t的时间间隔内的平均速度V为：（1）当△t趋近于零时，平均速度的极限值就是该时刻（或是该位置）的瞬时速度。
当滑块在气垫导轨上运动时，通过测量滑块上的档光板经过光电门的档光时间△t和测量档光板的宽度△x。
即可求出滑块在△t时间内的平均速度v。
由于档光板宽度比较窄，可以把平均速度近似地看成滑块通过光电门的瞬时速度。
档光板愈窄，相应的△t就愈小，平均速度就更为准确地反映滑块在经过光电门位置时的瞬时速度。
在水平的气轨上的滑块，如果受到水平方向的恒力作用，则滑块在气轨上作匀加速度运动，分别测量滑块通过两个光电门时的初速度V1和末速度V2，并测出两个光电门的间距S，则滑块的加速度a为：在水平的气轨的倾斜度调节螺丝下面，垫进垫块。
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：（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：实验方法步骤：1，小心安装，使导轨与气源连接并通气，调节气垫导轨水平导轨水平状态调整是实验前的重要准备工作，可按下列方式调整导轨水平：1)粗调：将滑块放置于导轨上，调节支点螺旋，直至滑块在实验段内基本保持稳定即可。
2)细调：轻轻推动滑块，给它一个适当的初速，观察经过两光电门G1 G2的时间。
仔细调节单脚螺丝，使t1〈t2，且满足｜t1-t2/t1｜〈3%，就可认为导轨已基本调成水平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，S2置于标尺的50.00cm处，使S1 S2=50cm。
气垫导轨实验报告
基础物理实验实验报告计算机科学与技术【实验名称】气轨上弹簧振子的简谐振动【实验简介】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阻力。
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；研究简谐振动、阻尼振动等。
本实验采用气垫导轨研究弹簧振子的振动。
【实验目的】1. 观察简谐振动现象，测定简谐振动的周期。
2. 求弹簧的倔强系数和有效质量。
3. 观察简谐振动的运动学特征。
4. 验证机械能守恒定律。
1【实验仪器与用具】气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、U 型挡光片、平板挡光片、数字毫秒计、天平等。
【实验内容】1. 学会利用光电计数器测速度、加速度和周期的使用方法。
2. 调节气垫导轨至水平状态，通过测量任意两点的速度变化，验证气垫导轨是否处于水平状态。
3. 测量弹簧振子的振动周期并考察振动周期和振幅的关系。
滑块的振幅 A 分别取 10.0, 20.0, 30.0, 40.0cm 时，测量其相应振动周期。
分析和讨论实验结果可得出什么结论？（若滑块做简谐振动，应该有怎么样的实验结果？）4. 研究振动周期和振子质量之间的关系。
在滑块上加骑码（铁片）。
对一个确定的振幅（如取A=40.0cm）每增加一个骑码测量一组 T。
(骑码不能加太多，以阻尼不明显为限。
) 作 T2-m 的图，如果 T 与 m 的关系式为T2= 42m1+m0，则 T2-m 的图应为一条直线，其斜率为，截距为。
k用最小二乘法做直线拟合，求出 k 和 m0。
《大学物理(一)》2014秋实验报告验证牛顿第二定律――气垫导轨实验(一)
《大学物理(一)》2014秋实验报告验证牛顿第二定律――气垫导轨实验(一).doc实验名称：验证牛顿第二定律——气垫导轨实验(一)实验目的：验证牛顿第二定律，了解气垫导轨的使用和原理。
实验器材：气垫导轨、气垫平台、小车、光门、计时器、电子天平、直尺等。
实验原理：牛顿第二定律：物体所受合力等于其质量与加速度的乘积，即F=ma。
气垫导轨：利用气垫技术实现小车在导轨上的滑动。
由于气垫产生的气垫力，平衡了小车的重力，使其很容易平滑地在导轨上移动。
实验步骤：1. 在气垫平台上安装气垫导轨，将导轨调整至水平状态。
2. 将小车放置在导轨上，并使用金属卡夹将两个轮子夹紧。
3. 使用直尺测量小车的质量m，并将其记录在实验记录本上。
4. 首先测量小车在静止状态下的重力G，即将小车放在气垫导轨上，放置好后记录其重量。
5. 用气泵将气垫导轨下面的气注满气，使气垫导轨处于气垫状态。
6. 开始对小车进行加速度的测量。
首先将小车推到一个适合的初始位置，在小车经过光门之前将其停住，然后用电子天平测出在小车上加上一定的质量后总重力G1。
记录G1的值。
7. 在小车通过光门后立即按下计时器的启动键，记录下小车通过光门时刻t1。
8. 将小车加上一定的重物，再重复步骤6和步骤7。
9. 再将小车加上重物，重复步骤6和步骤7。
10. 根据公式a=(Gn-G)/m计算小车加速度，其中n代表每次增加质量之后的编号。
11. 记录实验数据并进行处理、分析。
实验数据记录：测量物品：小车小车质量m=0.150kg静止状态下小车重力G=1.47N实验数据处理：计算小车+重物的重力G1、G2、G3：G1=(m+0.1kg)g=1.57NG2=(m+0.2kg)g=1.67NG3=(m+0.3kg)g=1.77N计算小车+重物的加速度a1、a2、a3：a1=(G1-G)/m=0.14m/s^2a2=(G2-G)/m=0.16m/s^2a3=(G3-G)/m=0.18m/s^2实验结论：根据实验数据的处理结果可得出，加速度与施加的力成正比，与物体质量成反比，符合牛顿第二定律的表述F=ma。
验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)
验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)牛顿第二定律是牛顿三大定律之一，也称为“力的基本定律”。
它描述了物体的加速度与作用在它上面的力的关系，即 $F=ma$ （力等于质量乘以加速度）。
为了验证牛顿第二定律，我们可以通过气垫导轨实验来进行。
气垫导轨实验是一种相对简单的实验方法，它可以通过减少摩擦力来减小外部干扰，使我们更加精确地测量物体的加速度和力的关系。
实验装置包括一个平面气垫导轨和一组滑块。
在实验中，我们可以改变滑块的质量和加速度，并测量力和加速度的关系。
具体来说，实验流程如下：1. 首先，我们需要确定气垫导轨的长度和坡度。
导轨越长，物体的速度越大，导轨的坡度越大，物体在同样的初始位置上会更快地加速。
2. 然后，我们确定实验用的滑块的质量。
我们可以通过在滑块上加上不同的质量来改变滑块的重量，并在测量过程中记录滑块的质量。
3. 接下来，我们将滑块放在导轨的一端，对其进行一个恒定的初速度。
我们可以通过给滑块一个初始推力来实现初速度。
4. 在滑块运动的过程中，我们测量它在导轨上的运动距离和运动时间。
从而得出滑块的速度和加速度。
同时，我们还需要在导轨上放置一组测力仪，来测量物体所受的力。
5. 测量完成后，我们将数据记录下来，并通过绘制图表来分析它们之间的关系。
通过气垫导轨实验，我们可以验证牛顿第二定律的正确性。
实验结果通常与理论结果非常接近，这表明牛顿第二定律是不可否认的。
在实际应用中，我们可以使用牛顿第二定律来计算一些物理量，如动量和能量等，从而更好地理解和解释自然现象。
总之，气垫导轨实验是一种简单有效的实验方法，可以帮助我们验证牛顿第二定律的正确性，同时也可以让我们更加深入地理解力学和物理学的基本原理。
验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)
中国石油大学（华东）现代远程教育实验报告课程名称：大学物理(一)实验名称：验证牛顿第二定律――气垫导轨实验（一）实验形式：在线模拟+现场实践提交形式：提交书面实验报告学生姓名：学号：年级专业层次：学习中心：提交时间：年月日一、实验目的1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。
2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。
3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。
4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。
5．掌握验证物理规律的基本实验方法。
二、实验原理1．速度的测量一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。
当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度（1）实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。
但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。
本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。
2．加速度的测量在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。
对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。
（1）由测量加速度在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为（2）根据式（2）即可计算出滑块的加速度。
（2）由测量加速度设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为（3）根据式（3）也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。
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。
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一、实验名称：实验2 气垫导轨实验
二、教学目的：
1、熟悉气垫导轨装置和数字毫秒计的使用。
2、了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。
3、验证动量守恒定律。
三、教学重点、难点、注意事项：
1、教学重点：熟悉气垫导轨装置和数字毫秒计的使用。
2、难点：气垫导轨水平调节和减小气流的阻力。
3、注意事项：（1）滑块的下表面与导轨的上表面经过精密加工，严格吻合，滑块不能摔、嗑、以免损坏表面。
（2）在气源没有通气的情况下，禁止把滑块放在导轨上。
（3）两光电门尽量靠近，尽量靠近2号光电门。
四、教学方法、手段：
1、采用多媒体仿真教学。
2、网上预习。
3、利用全天实验室开放，熟悉实验仪器。
五、教学内容：实验原理、提问的问题、实验仪器、实验内容、数据处理、分析讨论：
1、实验原理：力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响。
气垫
导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，它使物体在气垫上运动，避免物体与导轨表面的直接接触，从而消除运动物体与导轨表面的摩擦，让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。
利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。
当系统所受合外力为零时，则系统总动量守恒，这就是动量守恒定律。
为了满足定律成立的条件，可以让滑块在气垫导轨上滑动，如果两滑块作对心碰撞，忽略气流阻力的影响，由两滑块组成的系统只受到相互碰撞的内力，而所受合外力为零。
（1）、完全弹性碰撞：在两滑块相碰端装上缓冲弹簧，碰撞后弹簧发生形变然后迅速恢复原状，机械能损失近
似为零。
这样的碰撞动量守恒，动能也近似守恒，即有：（2-1）
（2-2）
式（2-1）、（2-2）中、为两滑块的初速，、为末速。
为了使问题简化，设：
式（2-1）、（2-2）变为如下形式：
（2-3）
（2-4）
由式（2-3）、（2-4）解得，
（2）、完全非弹性碰撞：在两滑块相碰端装上尼龙搭扣，两滑块
相碰后粘在一起以相同的速度运动，碰撞后动量守恒，动能不
守恒，即有：
（2-5）
同样地，设，
则式（2-5）变为如下形式：
（2-6）
由式（2-6）解得：
在实验中测出、、、、即可研究各种碰撞的规律。
2、提问的问题：
（1）本实验的注意事项有哪些？
（2）导轨调到什么状态下才算基本水平？
（3）为了减小气流的阻力，应采取什么措施？
3、实验仪器：
气垫导轨实验装置（滑块两端分别装上弹簧和尼龙搭扣），游标卡尺，气源。
4、实验内容：
（1）、气垫导轨和光电测量系统的调节和使用。
1）清洁导轨和滑块表面，通入压缩空气，把滑块放在导轨上，光电门位于导轨中部两端。
2）接通数字毫秒计，打开电源，检查数字毫秒计的各个按钮的功能是否正常，数字毫秒计是否正常计时。
3）调节气垫导轨水平：调节导轨单脚螺钉，使滑块基本静止，让滑块以适当的初速在导轨上从一端滑到另一端，
经过两个光电门，仔细调节单脚螺钉，使滑块通过两光电门的时间、相差在以内，则导轨基本水平。
（注：只能单方向调节导轨水平）。
（2）、验证完全弹性碰撞：
1）用游标卡尺测量两滑块（如图1所示）上的，，质量、由实验室给出。
2）让滑块2静止在两光电门之间，并靠近2号光电门，滑块1放在靠近1号光电门的导轨一端，两滑块弹簧相向对着，滑块1以适当的初速向滑块2运动，分别计下滑块1通过1号光电门的时间，滑块2通过2号光电门的时，重复4次。
5、数据处理：
m=261.91g ;=5.05mm ; =15.05mm ; =- =10.00mm
水平调节：
(1) 完全弹性碰撞：
(2) 完全非弹性碰撞：
6、分析讨论：
（1）本实验的注意事项有：（1）滑块的下表面与导轨的上表面经过精密加工，严格吻合，滑块不能摔、嗑、以
免损坏表面。
（2）在气源没有通气的情况下，禁止把滑块放在导轨上。
（3）两光电门尽量靠近，尽量靠近2号光电门。
（2）导轨调到什么状态下才算基本水平？
使滑块通过两光电门的时间、相差在以内，则导轨基本水平。
（注：只能单方向调节导轨水平）。
（3）为了减小气流的阻力，应采取什么措施？
增加滑块速度。
六、课堂指导：针对本实验特点写
1、讲清本实验的注意事项。
2、介绍数字毫秒计的使用。
3、碰撞时的注意事项和正确方式。
七、后记：教学实践中发现的问题，在今后教学中具有指导意义的经验教训。
1、有些同学不看黑板上老师写地实验要求和注意事项，在没有通气的情况下就把滑块放到导轨上滑动，这样就损坏了导轨和滑块。
2、实验完毕后，有些同学不把滑块取下，仪器电源不关。
3、有些同学实验误差较大是由于导轨水平调节不好。