气垫导轨实验 探究牛二
二、探究牛顿第二定律
【实验目的】
1．利用气垫导轨测定速度和加速度。
2．验证牛顿第二定律。
3．了解气垫导轨的构造，掌握它的调平方法。
【仪器简介】
气垫导轨导轨表面小孔喷出的压缩空气，使导轨表面与滑行器之间形成一层很薄的“气垫”将滑行器浮起，使运动时的接触摩擦阻力大为减小，从而可以进行一些较为精确的定量研究。
工业上利用气垫技术，还可以减少机械或器件的磨损，延长使用寿命，提高速度和机械效率，所以，气垫技术在机械、纺织、运输等工业生产中得到广泛应用，如气垫船、空气轴承、气垫输送线等。
1．
气垫导轨是一种力学实验装置，它主要由空腔导轨、滑行器、气源和光电门装置组成，如图1所示。
导轨是用一根平直、
金制成，固定在一根刚性较强的钢梁上。
导轨长为 1.5m ，轨面上均匀分布着孔径为
0.6mm 的两排喷气小孔，导轨一端封死，另一端装有进气嘴。
当压缩空气经管道从进气
嘴进入腔体后，就从小气孔喷出，托起滑行器，滑行器漂浮的高度，视气流大小及滑行器重量而定。
为了避免碰伤，导轨两端及滑
轨上都装有弹射器。
在导轨上装有调节水平用的地脚螺钉。
双脚端的螺钉用来调节轨面两侧线高度，单脚端螺钉用来调节导轨水平。
或者将不同厚度的垫块放在导轨底脚螺钉下，以得到不同的斜度。
导轨一侧固定有毫米刻度的米尺，便于定位光电门位置。
滑轮和砝码用于对滑行器施加外力。
滑行器是导轨上的运动物体，长度为156mm ，也是用铝合金制成，其下表面与导轨的两个侧面精密吻合，根据实验需要，滑行器上可以加装挡光片、加重块、尼龙扣、弹射器等附件。
气源为专用气泵，用气管与导轨连接。
光电计时装置由光电门毫秒计组成。
J0201-CHJ 存储式数字毫秒计采用单片微处理器，程序化控制，可用于各种计时、计数、测速度等，并具备多组实验数据的记忆存储功能。
仪器面板如图2所示。
滑块 图1 气垫导轨
1) 数据显示窗口：显示测量数据、光电门故障信息等。
2）单位显示：[s]、[ms]、cm/s]、[cm/s 2]或不显示（计数时不显示单位）。
3）功能选择指示：C —计数 a —加速度 S 1—遮光计时 g —重力加速度
S 2—间隔计时 Col —碰撞 T —振子周期 Sgl —时标
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】：与J04217自由落体试验仪或J04227斜槽轨道配合使用。
1号光电门输入插座、2号光电门输入插座及电源开关在仪器的后板上。
【实验原理】 1．速度的测定
物体作直线运动时，平均速度为x
t
υ∆=∆，时间间隔t ∆或x ∆越小时，平均速度越接
近某点的实际速度，取极限就得到某点的瞬时速度。
在实验中直接用定义式来测量某点的瞬时速度是不可能的，因为当t ∆趋向零时x ∆也同时趋向零，在测量上有具体困难。
但是在一定误差范围内，我们仍可取一很小的t ∆，及其相应的x ∆，用其平均速度来近似的代替瞬时速度。
被研究的物体（滑行器）在气垫导轨上作“无磨察阻力”的运动，滑行器上装有一个一定宽度的挡光片，当滑行器经过光电门时，挡光片前沿挡光，计时仪开始计时；挡光片后沿挡光时，计时立即停止。
计时器上显示出两次挡光所间隔的时间t ∆；x ∆则是挡光片两片同测边沿之间的宽度。
如图1所示。
由于x ∆较小，相应的t ∆也较小。
故可将x ∆与t ∆的比值看作是滑行器经过光电门所在点（以指针为准）的瞬时速度。
图1 挡光片
2．加速度的测定
当滑行器在水平方向上受一恒力作用时，滑行器将作匀加速直线运动。
其加速度由公式22002()x x υυα-=-，即
22
002()
x x υυα-=
- （1）
得到。
根据上述测量速度的方法，只要测出滑行器通过第一个光电门的初速度0υ，及第二个光电门的末速度υ，从光电门的指针可以读出0x 和x ，这样根据上式就可算得滑行器的加速度α。
3．验证牛顿第二定律
牛顿第二定律是动力学的基本定律。
其内容是物体受外力作用时，物体获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，并与物体的质量成反比。
图2 验证牛顿第二定律
图2中，滑行器质量为1m ，砝码盘和砝码的总质量2m ，细线张力为T ，则有
221m g T m a T m a
-== （2）
合外力
2\12F =m ()g m m a =+ 令M=12m m +，则
F=M a (3)
由推得的公式可以看出：F 越大，加速度a 也越大，且
F
a
为一常量；在恒力（F 保持不变）作用下，M 大的物体，对应的加速度小，反之亦然。
由此可以验证牛顿第二定律。
其中加速度a 由公式（1）求得。
【实验内容】
1．调平气垫导轨。
应将气垫导轨的纵横两个方向都调平。
横向调平时细心调节双脚螺旋B 中的一个螺旋的升降，直到滑行器与导轨两测的间隙相等为止（已由实验室调好）。
纵向调平时，调节单脚螺旋A 的升降，先粗调，后细调。
（1）粗调：打开气源，使滑行器浮起，将滑行器先后放在导轨左端和右端，由静止释放，观察其是否向左右自行滑动，若向某个方向滑动，就表明导轨未调平，该方向低。
细心调节单脚螺旋的升降，直到滑行器基本上可以静止在导轨上任意位置为止。
（2）细调：细调采用单向动调法，接通J0201—CHJ 存储式数字毫秒计的电源，选择功能为间隔计时，将两光电门置于导轨左右两端距端点约30.00㎝处，然后，将滑行器拉止左端，用手向右轻推，使滑行器以中等速度（30-60㎝/s ，时间显示为117.00-233.0ms ）滑行，数字毫秒计测量出△x 经过光电门1和光电门2所用的时间△t 1和△t 2，反复细心调节单脚螺旋A ，使△t 1=△t 2。
由于气垫的粘滞力和空气阻力等影响，
处所用的时间T 。
（5）按所测出的时间数据，分别计算通过G 1和G 2的瞬时速度11t x
∆∆=υ，22t x
∆∆=υ和
物体运动加速度t
a 1
2υυ-=
的值。
（6）将光电门G 1，G 2分别置于30cm ，80cm 处和30cm 、90cm 处分别重复上述实
注意每次实验滑行器要紧靠起始板轻轻开始运动。
在合外力F 不变时，验证加速度a 与物体质量M 的关系。
（1）实验步骤同上实验中的（1）、（2）、（3）。
（2）计时器的功能选择“a ”档，在砝码桶内加上一定质量的砝码（如3×5g ），导轨通气，让滑行器从起始档板开始运动，通过两个光电门，计时器会自动测出并显示加速度a 数值。
（3）再将砝码桶中的两个砝码分两次从砝码桶中移至滑行器上，重复上述步骤。
验证在合外力F 不变时，加速度a 的大小与物体质量M 的大小成反比。
【数据记录】
1.测量加速度数据表
221212
/m g
x cm M m m g a cm s m m ∆==+===+计
百分偏差100a
a σ=
⨯计计
％。
2．验证加速度与合外力关系的数据表 x x cm m g m g '-===
加重块
x x cm m g m g '-===
加重块。
用气垫导轨验证牛顿第二定律
如果导轨没有完全调到水平,测得的a-F图线是什么样的?对验证牛顿第二定律有何影响?
当导轨完全水平时，测得的a-F图线是通过原点的倾斜直线，即表示a与F成正比。
而当导轨不完全水平时，测的的a-F图线有两种情况：
1、当实验中的滑块在外力作用下沿导轨向斜上方运动时，由于重力产生一个反方向向下拉的效果，使物体的加速度比水平时小，此时，a-F图线比完全水平时的图线靠下，即图线的倾角不变，但图线不通过原点了，而是与水平坐标轴有交点。
2、反过来，当外力使滑块沿导轨向斜下方运动时，重力使加速度增大，所以图线靠上，与竖直坐标轴有交点。
结论：当导轨不完全水平时，由于重力的影响，a与F不再成正比了，它们之间的关系是一次函数的关系，因此牛顿第二定律也将被改写了。
（F=Ma+k）常量k=mg.
验证牛顿第二定律的实验探究
在这个实验里面，我们知道重物（施加外力的物体）的重力要远远小于小车的重力，才能近似得看成物体所受合外力大小，请问这是为什么？。
大学物理气垫导轨实验报告
大学物理气垫导轨实验报告一、实验目的1、熟悉气垫导轨的构造和使用方法。
2、学习利用气垫导轨测量速度、加速度。
3、验证牛顿第二定律。
二、实验仪器气垫导轨、滑块、光电门、数字毫秒计、气源、游标卡尺、天平。
三、实验原理1、速度的测量当滑块在气垫导轨上运动时，通过光电门测量滑块通过两个光电门之间的时间间隔＄＼Delta t$，已知两个光电门之间的距离＄＼Delta s$，则滑块通过这段距离的平均速度＄v ＝＼frac{＼Delta s}｛＼Delta t}＄。
当＄＼Delta t$ 足够小时，平均速度就近似等于瞬时速度。
2、加速度的测量在气垫导轨上，让滑块在恒力作用下做匀加速直线运动。
设通过两个光电门的速度分别为＄v_1$ 和＄v_2$，两个光电门之间的距离为＄s$，通过这两个光电门的时间间隔为＄t$，则加速度＄a ＝＼frac{v_2 v_1}｛t}＄。
3、验证牛顿第二定律使滑块在水平方向受到一个拉力＄F$ 的作用，通过测量滑块的质量＄m$、加速度＄a$，验证＄F ＝ ma$。
四、实验步骤1、气垫导轨的调节（1）将气垫导轨放置在水平实验台上，用水平仪调整导轨使其水平。
（2）打开气源，调节气流大小，使滑块在导轨上能平稳地运动，且不发生明显的左右晃动。
2、测量滑块的质量用天平测量滑块的质量，记录测量结果。
3、速度的测量（1）将两个光电门固定在气垫导轨上，相距一定距离。
（2）让滑块从导轨的一端自由滑下，通过光电门，记录通过两个光电门的时间间隔。
（3）改变光电门的位置，重复测量多次，计算滑块通过不同距离的平均速度。
4、加速度的测量（1）在滑块上系一根细线，通过定滑轮悬挂一个砝码盘，盘中放置砝码，给滑块一个水平方向的拉力。
（2）让滑块从导轨的一端由静止开始运动，通过光电门，记录通过两个光电门的时间间隔和速度。
（3）改变砝码的质量，重复测量多次，计算滑块在不同拉力作用下的加速度。
5、验证牛顿第二定律（1）根据测量得到的拉力＄F$（砝码和砝码盘的总重力）、滑块的质量＄m$ 和加速度＄a$，计算＄F$ 和＄ma$ 的值。
利用气垫导轨验证牛顿第二定律
实验四利用气垫导轨验证牛顿第二定律【实验目的】1．熟悉气垫导轨和MUJ-ⅢA电脑式数字毫秒计的使用方法。
2．学会测量滑块速度和加速度的方法。
3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。
【实验原理】（一）仪器使用原理1．气垫导轨如图4-1所示，气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，将滑块从导轨面上托起，使滑块与导轨不直接接触，滑块在滑动时只受空气层间的内摩擦力和周围空气的微弱影响，这样就极大地减少了力学实验中难于克服的摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动，使实验结果的精确度大为提高。
图4-1 气垫导轨装置图2．MUJ-ⅢA电脑式数字毫秒计在用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中，我们采用MUJ-ⅢA电脑式数字毫秒计测量时间。
利用它的测加速度程序，可以同时测量出滑块通过两个光电门的时间及滑块通过两个光电门之间的时间间隔。
使用计数器时，首先将电源开关打开（后板面），连续按功能键。
使得加速度功能旁的灯亮，气垫导轨通入压缩空气后，使装有两个挡光杆的滑块依次通过气垫导轨上的两个光电门计数器按下列顺序显示测量的时间：显示字符含义 单位1 通过第一个光电门的cm/s (亮)××·××速度2 通过第二个光电门的cm/s (亮)××·××速度1—2 在第一和第二个光电门之间运动的cm/s2 (亮)××·××加速度若不是要求的单位亮则按转换键即可显示要求的单位。
（二）验证牛顿第二定律实验原理验证性实验是在已知某一理论的条件下进行的。
所谓验证是指实验结果与理论结果的完全一致，这种一致实际上是实验装置、方法在误差范围内的一致。
由于实验条件和实验水平的限制，有时可以使实验结果与理论结果之差超出了实验误差的范围，因此验证性实验是属于难度很大的一类实验，要求具备较高的实验条件和实验水平。
用“气轨”验证牛顿第二定律及动量守恒定律(基础教育)
实验二用“气轨”验证牛顿第二定律及动量守恒定律实验目的1．熟悉气轨的调整及光电计时器的使用；2．掌握一种验证牛顿第二定律及动量守恒定律的方法。
实验原理气轨是利用气垫原理进行力学实验的装置，如图1所示。
它的主体是一根平直、光滑的空心导轨，在导轨表面上均匀地打有许多规则排列的小气孔。
导轨上方放着作为实验研究对象的滑行物体——滑块，滑块下方的形状与导轨表面完全吻合。
当向导轨内腔注入压缩空气时，气流从导轨上的小孔中高速喷出，在滑块与导轨之间形成气膜将滑块浮起，使滑块在导轨上的运动避免了机械摩擦，而做近似于无摩擦的运动。
本实验采用光电计时器与气轨配套。
在导轨上装有光电门，滑块上装有挡光片，如图2所示。
当滑块通过光电门时，由于挡光片的切光作用，计数器上将显示出滑块通过挡光片的计时宽度d所用的时间。
1．加速度测量：如果滑块在气轨上做匀加速运动，分别测出滑块通过相距为S的两个光电门所用的时间t1、t2，则滑块通过两光电门的即时速度为：vdt11=，vdt22=①加速度为：d图2 挡光片调平螺钉导轨端盖滑轮架光电门挡光片滑块光电门进气孔图1 气垫导轨装置滑块滑轮调平螺钉端盖小钩砝码砝码盘a v vS=-22122 ② 2．验证牛顿第二定律：牛顿第二定律指明，物体的加速度与它所受的外力成正比，与它自身的质量成反比，并且加速度方向与外力方向相同。
即：F a =m a F=m③为了验证这个定律，在调平的气轨上作如下安排：将砝码盘用细线跨过滑轮与滑块的一端相连，此时滑块将在水平拉力F 的作用下作匀加速运动，如图3所示。
设滑块质量为M ，砝码盘及砝码质量为m ，如果忽略空气阻力，则根据牛顿第二定律：a m M m g =+ 或者a mg M m=+1 ④ 如果保持M +m 不变，逐次改变砝码质量，测得相应加速度满足mg a ∝，或者改变滑块上的配重块来改变滑块质量M （保持砝码质量不变）测得相应加速度满足mM a +∝1，则牛顿第二定律得以验证。
大学物理实验一 牛顿第二定律的验证
实验一牛顿第二定律的验证一、实验目的1、熟悉气垫导轨的构造，学习正确的调整方法；2、进一步熟悉用光电计时系统测量短时间的方法，从而学会测物体运动的速度和加速度；3、验证牛顿第二定律。
二、实验仪器用具气垫导轨，数字毫秒计，两个光电门，滑块，砝码及砝码托盘，气源。
1、气垫导轨部件如图2-1所示，各部件如下：1）缓冲弹片，2）光电管与小聚光灯，3）光电门架，4）喷气小孔，5）挡光片，6）滑块，7）导轨，8）气垫滑轮，9）垫片，10）调平螺丝（横向），11）堵头，12）双头螺栓，13）座底，14）调平螺丝（纵向），15）进图2-1气嘴。
（1）导轨由长1.2~2米的三角形铝管制成，要求平直度较高，轨面经过精密加工，打磨平滑，两侧各有两排相互错开、等间隔、孔径为0.4~0.8mm的小孔，导轨一端封死，另一端装有进气嘴，压缩空气由这里进入管腔后，从小孔喷出。
导轨两端还装有缓冲弹簧，有的导轨一端有气垫滑轮。
整个导轨通过一系列直立的双头螺栓安装在工字钢梁制成的底座上，底座下面有三个底座螺钉可供调水平用。
（2）滑块由10~30cm长的角铝制成，内表面经过细磨，与导轨两个侧面精确吻合。
（3）计时装置由数字毫秒计与光电门组成，使用方法见实验3和实验4。
（4）气源一般小型气源使用吹尘器，要求气压稳定、流量适当、消音减振及空气滤清。
滑块以托起100μm~200μm为宜。
2、气垫工作原理滑块为什么能漂浮？是因为有“气垫效应”。
滑块与轨面都经过精细加工，可以很好地吻合。
当导轨中小孔喷出空气流后，在滑块与导轨之间形成一个薄空气层——气垫，在滑块边缘，不断有空气逸出，同时小孔又不断向气垫补充空气，使气垫得以维持存在。
这是一个简单的耗散结构。
我们可以近似地把气垫看成密闭气体，在其中应用帕斯卡定律，小孔中的压强等量地传递到气垫各处，由于滑块与气垫接触面积大，受到很大的压力（方向向上），所以被托起漂浮。
因此，滑块并不是被气流吹起来的，而是被气垫托起的。
1.在气垫导轨上验证牛顿第二定律
在气垫导轨上验证牛顿第二定律【实验目的及要求】1.熟悉气垫导轨和光电测速仪的调整与使用。
2.掌握利用测速仪测量加速度的方法。
3.学会用表格和作图来分析处理数据。
4.学会利用气垫导轨和测速仪来验证牛顿第二定律。
【实验原理】在匀变速直线运动中加速度为：a=（v22-v12）/2s牛顿第二定律：a=F/m【实验仪器】气垫导轨、气源、测速仪、滑块、钩码、细绳、刻度尺等【实验步骤】（一）在物体所受合外力不变的情况下，物体的加速度与质量的关系1.将气垫导轨安放在水平桌面上，并调节导轨使其处于水平；2.将两测速仪安装在导轨上，测出测速仪之间的距离（0.5m）；3.测出滑块的质量；4.用细绳连接滑块和钩码并跨过滑轮。
并把它们的质量和重力填入表格；5.松开滑块使其做匀加速直线运动，把速度填入表格并算出加速度；6.在滑块上加适当钩码，重复做3次；37.结论1：在合外力不变的情况下，物体的加速度与其质量成反比。
（二）在物体质量保持不变的条件下，物体的加速度与合外力的关系1.在滑块上放两个钩码，另一个钩码通过细绳与滑块连接，并跨过滑轮；2.把总质量和拉力（钩码的重力）填入表格中；3.松开滑块让其做匀加速直线运动，并把测速仪的数据填入表格，算出加速度；4.把滑块中钩码转移一个到细绳的另一端，和拉动的钩码合在一起，重复做3次；7.结论：当物体的质量保持不变的情况下，物体的加速度与合外力成正比。
【注意事项】1、松开滑块的位置要在第一个测速仪的前面一点，也不要太远；2、第一和第二个测速仪的位置距离不要太远，取0.5m比较适宜；3、做此实验拉力、加速度、速度都不要太大。
【误差分析】除了偶然误差因素外，测速仪会产生一点误差；它是取1cm的平均速度为它中间位置的速度；做实验时，会有空气阻力，这样会带来一些误差，所以，做此实验的速度不宜太大。
练习题：1、用气垫导轨做实验时，滑块的速度不宜太--------，因为速度越大，气体的阻力就越-------，实验误差就越-----------。
利用气垫导轨验证牛顿第二定律
实验四利用气垫导轨验证牛顿第二定律【实验目的】1．熟悉气垫导轨和MUJ-ⅢA电脑式数字毫秒计的使用方法。
2．学会测量滑块速度和加速度的方法。
3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。
【实验原理】（一）仪器使用原理1．气垫导轨如图4-1所示，气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，将滑块从导轨面上托起，使滑块与导轨不直接接触，滑块在滑动时只受空气层间的内摩擦力和周围空气的微弱影响，这样就极大地减少了力学实验中难于克服的摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动，使实验结果的精确度大为提高。
图4-1 气垫导轨装置图2．MUJ-ⅢA电脑式数字毫秒计在用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中，我们采用MUJ-ⅢA电脑式数字毫秒计测量时间。
利用它的测加速度程序，可以同时测量出滑块通过两个光电门的时间及滑块通过两个光电门之间的时间间隔。
使用计数器时，首先将电源开关打开（后板面），连续按功能键。
使得加速度功能旁的灯亮，气垫导轨通入压缩空气后，使装有两个挡光杆的滑块依次通过气垫导轨上的两个光电门计数器按下列顺序显示测量的时间：显示字符含单位1 通过第一个光电门的cm/s (亮)××·××速度2 通过第二个光电门的cm/s (亮)××·××速度1—2 在第一和第二个光电门之间运动的cm/s2 (亮)××·××加速度若不是要求的单位亮则按转换键即可显示要求的单位。
（二）验证牛顿第二定律实验原理验证性实验是在已知某一理论的条件下进行的。
所谓验证是指实验结果与理论结果的完全一致，这种一致实际上是实验装置、方法在误差范围内的一致。
由于实验条件和实验水平的限制，有时可以使实验结果与理论结果之差超出了实验误差的范围，因此验证性实验是属于难度很大的一类实验，要求具备较高的实验条件和实验水平。
气垫导轨验证第二牛顿定律的理伦加速度计算方法
气垫导轨验证第二牛顿定律的理伦加速度计算方法气垫导轨是实验教学中常用的物理实验装置，用于验证第二牛顿定律。
这是一种利用气垫减小摩擦力的导轨，可以在上面放置小车进行运动实验。
第二牛顿定律是经典力学中的重要定律，描述了物体运动状态与受到的力之间的关系。
根据第二牛顿定律的数学表达式：F = m * a，即物体所受合力等于其质量乘以加速度，我们可以推导出一个实验公式：a = F / m。
在气垫导轨实验中，我们会让小车在导轨上运动，并施加一个恒定的外力，例如一个弹簧弹簧测力计或一个悬挂在小车上的重物，通过测量小车所受的力和质量，可以计算出理论上的加速度。
理论加速度的计算方法非常简单，只需要将所施加的力除以物体的质量即可。
然而，在实际实验中，由于气垫导轨的存在，存在摩擦力的减小，因此小车所受的合力不等于外力。
为了准确计算实验中小车实际所受的加速度，需要使用理伦加速度计算方法。
理伦加速度计算方法是一种基于动量守恒的实验方法。
根据动量守恒定律，在没有外力作用的情况下，系统的总动量保持不变。
而在实验中，通过测量小车的速度变化，可以计算出小车的动量变化，从而计算出实验中小车所受的合力。
具体的计算步骤如下：1.通过实验仪器测量小车在导轨上运动的速度。
可以使用光电门、红外线探测等装置来实时监测小车的位置和速度变化。
测量得到的速度可以作为初速度和末速度。
2.根据小车的速度变化，计算小车的动量变化。
动量的计算公式为：p = m * v，其中p表示动量，m表示质量，v表示速度。
3.计算小车所受的合力。
由于动量守恒，当小车受到合力时，其动量会发生变化。
根据动量定律可以得到：Δp = p_end - p_start，其中Δp表示动量变化，p_end表示末动量，p_start表示初动量。
4.由于小车所受的合力与加速度成正比，可以使用以下公式计算小车的加速度：a = F / m = Δp / Δt / m，其中a表示加速度，F 表示合力，m表示质量，Δp表示动量变化，Δt表示时间。
验证牛顿第二定律实验报告
实验5 验证牛顿第二定律一、实验目的1. 了解气垫技术和光电计时技术技术原理，掌握气垫导轨和计时计测速仪的使用方法。
2. 测量滑块加速度，验证牛顿第二定律。
二、实验仪器汽垫导轨及附件、MUJ-5B 型计时计数测速仪、电子天平三、实验原理1、速度测量宽度为Δs 的挡光片（如图1）垂直装在滑块上，随滑块在气垫导轨上运动，挡光片通过光电门时，测速仪测出挡光时间Δt ，则瞬时速度：ts dt ds t s v t ∆∆≈=∆∆=→∆lim（1） 式中Δs 根据实际宽度设置好，速度由测速仪自动计算并显示。
2、加速度测量挡光片随滑块通过光电门1和2，测出挡光片经过两个光电门的挡光时间1t ∆、1t ∆及从门1运动到门2的运动时间t ，测速仪自动按（2）式计算并显示加速度a 。
⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-∆∆=-=1212t 1t 1t s t v v a （2） 3、牛顿第二定律验证方法在右图由1m 、2m 构成的系统中，在阻力忽略不计时，有：a m m g m )(212+=。
令g m F 2=，21m m M +=，则有Ma F =。
保持M 不变，改变F ，测a ，可验证a 与F 的关系；F 不变，改变M ，测a ，可验证a与M 的关系。
四、实验内容与步骤1.气垫导轨的水平调节分静态调平法或动态调平法。
采用静态调平法：接通气源后，将滑块在气垫导轨中间静止释放，观察滑块运动，根据运动方向判断并调节导轨调平螺钉，反复进行，使滑块静止释放后保持不动或稍微左右摆动。
2.练习测量速度和加速度。
3.验证牛顿第二定律（1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。
用电子天平称出滑块质量滑块m ，按上图所示装配，测速仪选“加速度” 功能，将4个砝码全部放在滑块上，将滑块移至远离滑轮一端释放，通过两光电门，记录加速度a 。
重复测量4次。
再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。
（2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。
气垫导轨验证牛顿第二定律实验报告
气垫导轨验证牛顿第二定律实验报告实验目的：本次实验的目的是通过验证牛顿第二定律，探究在不同重量下气垫导轨的运动规律及其相应的物理量。
实验器材：气垫导轨、气垫小车、滑轮、拉力计、外接重物、计时器、铅笔、纸张等。
实验步骤：1.将气垫导轨放在水平面上，检查导轨表面是否平整，使用计时器测量导轨的长度，并记录在纸张上。
2.将气垫小车放在导轨上，将滑轮固定在小车上方，连接拉力计和外接重物，调整滑轮高度，使拉力计处于水平状态，记录下外接重物（不包括小车）的质量。
3.保持拉力计处于静止状态，打开气垫，调整气垫的气流，使小车处于平衡状态，记录气垫的气流大小，并记录下小车的质量。
4.开启计时器，同时放开气垫小车和外接重物，记录拉力计的数值，并记录小车到达滑轮位置，计算小车的速度。
5.多次进行实验，对比不同质量情况下小车的运动情况。
实验结果：在实验中，我们使用不同质量的外接重物对小车进行了多次实验，最终得到以下的数据表格：| 质量（kg） | 小车质量（kg） | 气垫气流大小（L/min） | 气垫小车速度（m/s）|| ------ | -------- | ------------ | ------------- || 0.1 | 0.19 | 14 | 0.12 || 0.2 | 0.19 | 14 | 0.21 || 0.3 | 0.19 | 14 | 0.29 |通过数据分析，可以得到以下结论：1、随着外接重物质量的增加，小车的加速度相应变大，速度也会随之增加。
2、当小车经过一段含有滑轮的斜坡时，小车的速度加速度一直保持一定的平稳，即牛顿第二定律成立。
结论与分析：在实验中，我们通过对不同质量的气垫小车进行对比实验，得到了小车在不同重量下的运动规律。
根据实验结果，我们可以得到牛顿第二定律的验证。
在一段斜坡上，加速度和距离均保持一定的平稳，即只有当施力与质量之积恒定时，物体才能保持平均加速度和距离，否则物体的加速度和距离将会呈现出不同的变化趋势。