气垫导轨操作说明
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。
气垫导轨上验证动量守恒定律
实验二在气垫导轨上验证动量守恒定律动量是描述物体运动的一个非常重要的物理量。
动量守恒，是最早发现的一条守恒定律。
如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。
动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体。
动量守恒定律与能量守恒定律、角动量守恒定律是自然界的普遍规律，在微观粒子作高速运动（速度接近光速）的情况下，牛顿定律已经不适用，但是以上定律仍然适用。
现代物理学研究中，动量守恒定律成为一个重要的基础定律。
它是一个实验规律，也可用牛顿第三定律和动量定理推导出来。
实验目的1．用弹性碰撞和完全非弹性碰撞情况下验证动量守恒定律。
实验仪器QDG-1型气垫导轨实验设备一套、JMS-1计时计数测速仪一台（请在实验之前认真阅读附录1和附录2的相应使用说明书）。
实验原理在水平导轨上放两个滑行器，以两个滑行器作为系统，在水平方向不受外力，两个滑行器碰撞前后的总动量应保持不变。
设两个滑行器的质量分别为M1和M2，相碰前的速度分别为V1和V2，相碰后的速度为V1′和V2′，则根据动量守恒定律有：M1V1+M2V2=M1V1′+M2V2′只要测出两个滑行器在碰撞前后的速度,称出质量,即可验证动量守恒定律。
11.11.2 在导轨的安装滑轮端装上弹射架,两光电门分别置于导轨30cm和80cm处，调整导轨的水平；1.3 两个滑行器上分别安装上1cm的挡光片，令其一在滑行器M1两端各安装弹性架。
1.4 用天平分别称出两个滑行器的质量M1和M2；1.5 将计时器功能选择在“碰撞”档。
令两个滑行器放在导轨两端处作为运动起始点。
用手同时推动两个滑行器使其相向运动，让它们分别通过两个光电门的中间发生碰撞，发生碰撞后，各自朝相反的方向运动，再次分别通过两个光电门，此时计时器会自动测出4个t1、t1′、t2、t2′时间。
气垫导轨上测滑块的速度和加速度
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4．根据四个表格的数据分析得出结论。
【注意事项】
气垫导轨是一套精密的实验仪器，它的几何精度直接影响实验效果，在使用过程中，切忌剧烈震动撞击、重压以致变形，尤其是导轨和滑块的工作面不要让硬物碰伤。
1．导轨使用前用酒精擦拭干净，不要用手抚摸涂拭。
导轨表面上喷气孔径很小，如果小孔被堵塞则影响实验效果，可用直径0.6mm的钢丝通一下。
2．使用时要先通气，再把滑块放在导轨上，严禁在未通气前就将滑块放在导轨工作面上滑动，以免擦伤导轨表面。
3．使用完毕后，先取下滑块再关掉气源。
4．实验完毕将导轨擦净，罩上防尘罩，导轨工作面上不宜涂油，长期不用时应将两脚间用木块垫起，以防变形，严禁放在潮湿或有腐蚀性气体的地方，将导轨挂起存放最佳。
【预习思考题】
1．导轨水平是怎样调节的？
2．滑块的速度是怎样进行测量的？
【思考题】
1．式（Ⅱ-2-5）中的质量M是哪几个物体的质量？作用在质量M上的作用力F是什么力？
2．在验证物体质量不变、物体的加速度与外力成正比时，为什么把实验过程中用的砝码放在滑块上？
3．如果不用天平，而用气轨和计时仪来测定滑块的质量，试推导计算滑块质量的公式，并简要地说明测量步骤。
【应用】
气垫技术是二十世纪六十年代发展起来的新技术，已在交通、机械等领域得到了广泛的应用，利用这项技术制成的气垫车、气垫船、气垫陀螺、空气轴承以及气垫传输等，在减少机械磨损，延长使用寿命，提高机械效率，节约能源等方面起着很好的作用。
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气垫导轨实验(1)
气垫导轨实验引言气垫导轨是一种利用气体压力产生的气垫来减少摩擦，并提供支撑和导向力的设备。
它被广泛应用于高速列车、机床、立体仓库等领域。
本文将介绍气垫导轨的实验过程和结果。
实验目的本实验旨在验证气垫导轨的优越性能。
具体目标如下： - 验证气垫导轨的滑动摩擦系数是否较低； - 测试气垫导轨的负载能力； - 探究气垫导轨的精度和稳定性。
实验步骤1.准备工作：–搭建实验平台：在平整而稳定的台面上搭建实验平台，确保气垫导轨的固定和稳定；–准备气垫导轨：对气垫导轨进行清洁和润滑处理，确保气垫导轨表面光滑、无尘和无杂质；2.实验一：滑动摩擦系数的测量–将测力计固定在气垫导轨上，并记录测力计的初始读数；–使用外加力推动气垫导轨，测量气垫导轨的滑动阻力；–记录测力计的读数，计算滑动摩擦系数。
3.实验二：气垫导轨的负载能力测试–将一系列不同质量的物体放置在气垫导轨上，以测试气垫导轨的负载能力；–记录物体质量和气垫导轨的滑行速度；–分析数据，得出气垫导轨的负载能力曲线。
4.实验三：气垫导轨的精度和稳定性测试–在气垫导轨上放置一个定位目标，使用测量设备（如激光测距仪）测量目标在气垫导轨上的位置；–移动气垫导轨，记录目标的位置和测量设备读数；–分析数据，计算气垫导轨的精度和稳定性。
实验结果与讨论1.滑动摩擦系数测量结果： | 实验次数 | 初始读数（N） | 结束读数（N）| 滑动摩擦系数 | |——–|————–|————-|————–| | 1 | 10.2 | 7.6 | 0.74 | | 2 | 9.8 | 7.2 | 0.73 | | 3 | 10.5 | 7.4 | 0.70 |实验结果表明，气垫导轨具有较低的滑动摩擦系数，符合设计要求。
2.负载能力测试结果：负载能力曲线从负载能力曲线可以看出，随着负载质量的增加，气垫导轨的滑行速度逐渐降低，但仍能满足实际需求。
3.精度和稳定性测试结果： | 位置（mm） | 测量设备读数（mm） | |———–|—————–| | 0 | 0 | | 10 | 9.8 | | 20 | 19.9 | | 30 | 29.7 | | 40 | 39.9 |通过对测量数据的分析，可以得出气垫导轨的位置精度较高，并具有良好的稳定性。
一、实验名称：实验2 气垫导轨实验
一、实验名称：实验2 气垫导轨实验二、实验目的1.掌握气垫导轨的基本原理及特点，了解气垫导轨的优缺点。
2.学习如何对气垫导轨进行调整，使其达到高精度、高可靠性要求。
3.学习气垫导轨的相关检测方法和操作规程。
三、实验内容及步骤1.实验器材：气垫导轨、加工工件、校平器、导轨检测仪。
2.实验步骤：（1）检查气垫导轨是否清洁，如果有灰尘需要清理。
（2）开启气源，调整气压，将气垫导轨调整至标准气压。
（3）将加工工件放置在气垫上，调整气垫导轨使其在工件上稳定运行。
（4）使用校平器检测气垫导轨在水平面上是否有偏差，如果有，使用螺丝微调器进行调整直至稳定。
（5）使用导轨检测仪对气垫导轨的水平度、垂直度、平面度等进行检测。
四、注意事项1.实验前需仔细查看气垫导轨的安装和使用手册，学习气垫导轨的基本原理及操作方法。
2.实验前需要检查仪器和设备的状态，确保设备完好，以免影响实验进展及结果。
3.实验中需注意安全，特别是气源压力要适当，防止气垫导轨产生危险。
4.实验后需将气垫导轨及相应设备清理干净，以便下次使用。
五、实验结果与分析实验结果如图所示，通过对气垫导轨的调整及检测，使其达到高精度、高可靠性要求。
分析原因：气垫导轨通过空气压缩产生气垫，使滑动面产生一个微弱的浮力，在极低的摩擦力下运动，具有高速、高精度和低颤振的特点。
六、实验总结通过本次实验，我深刻了解了气垫导轨的基本原理及特点，掌握了如何对气垫导轨进行调整和检测，提高了操作技能。
在实验过程中，我发现气垫导轨具有运动速度快、精度高、维护成本等方面的优点，但也存在着一定的局限性，如高空间要求、对空气质量要求高等。
通过本次实验，我不仅提高了实验操作能力，同时也对气垫导轨的应用范围有了更深刻的认识。
倾斜气垫导轨上滑块运动实验操作流程
倾斜气垫导轨上滑块运动实验操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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简易气垫导轨
简易气垫导轨【制作方法】1.导轨：用直径25毫米，长50—60厘米的平直硬质塑料管一段，在上面三分之一圆周范围内纵向钻三排直径0.2—0.3毫米的小孔，行距12毫米，钻孔的方向应沿直径的方向，孔距为20毫米。
三排孔位要均匀地相互错开，如图3.1—1所示。
塑料管两端用适宜的胶塞堵紧，并在一端的胶塞中心打一孔，装上一段废钢笔筒作导气管接头，如图3.1-2所示。
2.支架与底板：用一块厚10—15毫米，长60—70厘米，宽10厘米左右的木板做底板。
一端下面钉上两个小胶块，另一端打一个孔，拧入一个直径8—10毫米的螺钉，用来调平底板。
用0.6-1毫米厚的铁片，剪成宽15毫米的铁条，将导轨固定在木底板上，中间一行小气孔应朝正上方。
在底板的两端支架的内侧各装一对高约50毫米的铁丝柱，每对铁丝柱间挂一条皮筋，做成皮筋架，用来使滑块弹回，如图3.1-2所示。
3 .滑块：用0.2—0.3毫米厚的铝箔一块，弯成“圆弧〃形，长约10厘米，比导轨圆管的直径稍大些，必须做得平滑，弧度尽量与管相同。
圆弧形铝箔上固定一重物即做成滑块。
4 .用软塑料管作导气管，用皮唧作气源，找一个老式的篮球胆，接在皮唧与导气管之间，作缓冲贮气的气囊。
【使用方法】1 .参照图3.1—2将导轨、气囊、皮唧用导气管连接起来。
2 .用皮唧打气使滑块浮起，并用调节螺钉将底板调平，使滑块可静止在导轨的任何位置。
3 .用手轻轻推一下滑块，可以看到滑块在导轨上做匀速运动。
这说明物体没有受到外力作用或只受平衡力作用的时候，运动着的物体保持匀速直线运动状态，静止的物体保持静止状态。
4 .将导轨的一端稍微抬高，滑块受到了一个向下的滑力，我们可以看到，滑块自上而下运动时，速度越来越快。
反之，速度越来越慢。
这说明力是改变物体运动状态的原因。
【考前须知】1 .气垫导轨的实验效果，主要取决于导轨的制作质量和供气的均匀程度。
因此，做导轨的硬塑料管必须平直，外表光滑。
钻孔口尽量光滑无毛刺。
实验5-1气垫导轨上的实验
第五章 综合与提高实验实验5-1 气垫导轨上的实验气垫导轨是一种摩擦力很小的力学实验装置。
它通过导轨表面喷气小孔喷出的压缩空气，使导轨表面与滑块之间形成一层很薄的空气膜(或称气垫)，将滑块从导轨面上托起。
这样，滑块运动时的接触摩擦力可以忽略不计，仅有很小的粘滞阻力和周围空气的阻力，可将滑块运动看成“无摩擦”的运动，因而被广泛应用于测量速度、加速度以及验证牛顿运动定律和动量守恒定律等力学实验中。
【实验目的】1．学会使用气垫导轨和MUJ-5B 计时计数测速仪。
2．在完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情形下验证动量守恒定律。
【实验器材】气垫导轨、MUJ-5B 计时计数测速仪、滑块、配重块、砝码、气源等。
【实验原理】 1.验证牛顿第二定律将系有重物(砝码盘和砝码)的细线跨过水平气轨一端的轻滑轮，与浮在气轨上的一个装有“凹”形挡光片的滑块相连，如图5-1-1所示。
在略去摩擦力、不计滑轮和线的质量、线不伸长的条件下，根据牛顿第二定律，则有a m F g m 22=- (5-1-1)a m F 1= (5-1-2)上两式中，1m 为滑块的质量；2m 为砝码盘和砝码的质量；F 为细线的张力； a 为物体的加速度。
由式(5-1-1)和式(5-1-2)易得a m m g m )(212+=。
令212,m m m g m W +==，则 ma W = (5-1-3) 式中，W 为砝码盘和砝码的重力；m 为系统(包括滑块、砝码盘和砝码)的总质量。
式(5-1-3)表明，若保持系统的质量m 不变，物体运动的加速度a 与所受的外力W 成正比。
若保持物体所受外力W 不变，则物体运动的加速度a 与系统的质量m 成反比。
本实验将验证这一结论，其关键是利用光电门计时系统来测加速度。
2.验证动量守恒定律如果系统不受外力或所受外力的矢量和为零，则系统总动量的大小和方向保持不变，这一结论称为动量守恒定律。
本实验研究两个滑块在水平气轨上沿直线发生对心碰撞的过程，如图5-1-2所示。
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气垫导轨操作说明
一、仪器结构及主要性能指标
1.仪器结构
气垫导轨结构如图1所示：
图1 气垫导轨结构示意图
2.主要性能参数
(1) 使用材料：气垫导轨的轨面、底座、滑行器全部为优质铝合金。
(2) 整机结构：轨面与底座由双排螺钉紧固连接，整机精度可调整。
(3) 导轨工作面长度：L-QG-T-1500/5.8型，1.5米。
(4) 导轨直线度：全长误差不大于0.10mm，任意400mm范围内不大于0.05mm。
(5) 喷气孔孔径：0.6mm。
(6) 导轨工作面夹角：90°。
(7) 导轨表面轮廓平均算术偏差值：不大于3.2µm。
(8) 导轨表面处理：导轨表面阳极氧化处理其硬度不小于HB65。
(9) 导轨进气口外径：30mm。
(10) 导轨脚距：860mm。
(11) 滑行器的长度：120mm，240mm。
(12) 滑行器浮高：在工作压强不小于5.8kPa 时，最大承载质量等于三倍滑行器质量条件
下，不小于0.10mm 。
(13) 导轨整机重量：7kg 。
(14) 导轨外形尺寸：1555*224*180mm 。
(15) 工作环境温度：0~40℃，相对湿度≤85%。
二、仪器主要功能
本仪器基本可满足：平均速度和瞬时速度、测定匀加速运动的加速度、匀速直线运动的研究，牛顿第二定律、弹性碰撞、完全非弹性 碰撞、重力势能与平动能转换、弹簧振子的运动、简谐振动等一般性实验需要。
应用举例：验证牛顿第二定律、验证动量守恒定律。
三、操作步骤
1. 仪器安装及调节
(1) 安装好仪器，接好电路，打开气源。
(2) 调节气垫导轨水平。
方法一：静态法调节。
把滑块放在导轨上，调节底脚螺丝，若滑块能够在任何位置保持静止，则说明导轨已水平。
方法二：动态法调节。
推动滑块，使滑块在缓冲弹簧弹力作用下在导轨上往返运动，记下滑块经过两个光电门的挡光时间t 1和t 2。
调整底脚螺丝，如果两个时间较接近，则表明滑块基本作匀速运动，导轨已接近水平。
2. 气垫导轨上的非完全弹性碰撞
(1) 在滑块上安装弹性碰撞弹簧和挡光片（10mm ），用物理天平测量两滑块的质量m 1和m 2。
(2) 适当选择光电门P 1和P 2的位置A 、B （注：AB 之间的距离不能太大）。
确定滑块2的静止位置D 以及碰撞时滑块1的位置C 。
列表格，记录A 、B 、C 和D 各点在导轨刻度尺上的读数，并将电脑计数器调到碰撞功能（PZh ）。
(3) 保持滑块2静止（v 20 = 0）
，推动滑块1，使其以一定速度通过光电门P 1去碰撞滑块2。
列表记录每次碰撞光电门P 1测得的速度10
v ′，光电门P 2测得的速度1v ′和。
碰撞次数可控制在5到6次。
2v ′(4) 保持光电门P 1不动，将光电门P 2移至C 位置。
将电脑计数器调至加速度功能（a ）。
测出滑块1以速度10
v ′经过P 1时其在A 、C 间的加速度a 10。
按照同样的道理测出a 1和a 2。
(5) 对速度进行修正并得到v 10、v 1和v 2。
(6) 计算碰撞后系统动量与碰撞前系统动量比值C （10
12211v m v m v m +=）、碰撞后系统动能的减少量 E k （21012212112
1)(21v m v m v m −+=）和弹性恢复系数e 。
3. 气垫导轨上的完全非弹性碰撞
将两个滑块的接触端装上搭扣，并用物理天平测量其质量m 1和m 2。
然后按照非完全弹性碰撞的操作步骤进行实验和记录数据。
四、注意事项
1. 不允许用其它物体碰、敲导轨表面。
如果导轨面有灰尘污物，应用棉球蘸少许酒精擦拭。
2. 使用滑块时要轻拿轻放，严防划伤、碰坏滑块内表面，防止滑块掉落。
往导轨上放滑块时应先打开气泵，并确保导轨正常喷气。
调换挡光片时，要先将滑块取下，换好后再轻轻放在导轨上。
实验完毕，应先把滑块从导轨上取下来，然后关闭气泵。
3. 气泵工作30分钟左右，即要暂停冷却，防止长时间工作造成电机过热烧毁。
4. 导轨水平一旦调好，那么在实验过程中就不要随意转动导轨的水平调节螺丝，以免改变水平度，使测量出现偏差。
5. 碰撞时应控制滑块速度适中。
速度太大会造成碰撞弹簧变形，速度太小则会影响测量准确度。