《氣墊上的直線運(yùn)動(dòng)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：專業(yè)：20年月_日實(shí)驗(yàn)名稱氣墊上的直線運(yùn)動(dòng)i姓名年級(jí)/班級(jí)學(xué)號(hào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)二、實(shí)驗(yàn)原理五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)中存在問題的討論）一：實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的是利用氣墊技術(shù)精確的測定物體的平均速度、瞬時(shí)速度、加速度以及當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，通過物體沿斜面自由下滑運(yùn)動(dòng)來研究勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和驗(yàn)證牛頓第二定律。二：實(shí)驗(yàn)原理平均速度和瞬時(shí)速度的測量做直線運(yùn)動(dòng)的物體在&時(shí)間內(nèi)的位移為,則物體在也時(shí)間內(nèi)的平均速度為當(dāng)&01時(shí)，平均速度趨近于一個(gè)極限，即物體在該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。我們用v來

2、表示瞬時(shí)速度，vAsv=hm實(shí)驗(yàn)上直接用上式測量某點(diǎn)的瞬時(shí)速度是很困難的，一般在一定誤差范圍內(nèi)，用極短的Az內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度。1. 勻速直線運(yùn)動(dòng)若滑塊受一個(gè)恒力，它將做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，可采用在導(dǎo)軌一端加一滑輪，通過滑輪旋掛一個(gè)重物在滑塊上，也可以把氣墊導(dǎo)軌一端墊高成一斜面來實(shí)現(xiàn)。采用前者可改變外力，不但可測得加速度，還可以驗(yàn)證牛頓第二定律。采用后者，因在測量過程中受外界干擾較小，測量誤差較小，在測量加速度的基礎(chǔ)上，還可以測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。勻變速運(yùn)動(dòng)方程如下：1J?=°2v1=+2潴在斜面上物體從同一位置由靜止開始下滑，若測得不同位置處的速度為光沖相應(yīng)的時(shí)間為弓，右&quo

3、t;:，以t為橫坐標(biāo)，v為縱坐標(biāo)作v-t圖，如果圖線是一條直線，證明物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖線的斜率為加速度a,截距為七。同樣把對(duì)應(yīng)處的s跖力見，測出，作7'圖和新f圖，若圖線是直線，則物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，斜率分別為a/2和a,截距分別為匕和版。重力加速度的測定如圖1所時(shí)，h為墊塊的高度，L為斜面長，滑塊沿斜面下滑的加速度為,=ha-gsin6*=g圖1導(dǎo)軌墊起的斜面驗(yàn)證牛頓第二定律設(shè)運(yùn)動(dòng)物體的總質(zhì)量為M,作用力為F,假設(shè)其他耗散力如摩擦力、空氣阻力、氣墊粘滯力可忽略不計(jì)，這時(shí)牛頓第二定律可表示為：Ma若保持盧=輜不變M,Fla改變，應(yīng)為一常量，即F增大，a同時(shí)增大；F減小，a同時(shí)減

4、小。若保持F不變，改變M，貝UMa應(yīng)為一常量，即增加M,a即減小。因此，只要在實(shí)驗(yàn)中滿足上述條件，即可驗(yàn)證牛頓。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具氣軌、氣源、滑塊、擋光片、光電門、游標(biāo)卡尺、米尺和光電計(jì)時(shí)裝置等。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)1. 勻變速運(yùn)動(dòng)中速度與加速度的測量(1) 先將氣墊導(dǎo)軌調(diào)平，然后在一端單腳螺絲下置一墊塊，使導(dǎo)軌成一斜面。(2) 在滑塊上裝上U型擋光片，在導(dǎo)軌上置好光電門，打開計(jì)時(shí)裝置。(3) 使滑塊從距光電門s=20.0cm處自然下滑，做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，記下?lián)豕鈺r(shí)間&蕓,重復(fù)三次。(4) 改變s,重復(fù)上述測量。(5) 測量&，墊塊高d及斜面長L。(6) 用最小二乘法

5、對(duì)電=2演?進(jìn)行直線擬合，并求出標(biāo)準(zhǔn)誤差。(7) 用坐標(biāo)紙作v'f曲線，求a,與最小二乘法所得結(jié)果進(jìn)行比較，并計(jì)算g。驗(yàn)證牛頓第二定律將墊塊取出，時(shí)導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)。用細(xì)線將缺碼盤通過滑輪與滑塊相連。若滑塊質(zhì)量為嗎，石去碼盤和盤中石去碼的質(zhì)量為用電，滑輪等效質(zhì)量（約為0.30g）,石去碼盤、盤中石去碼和滑塊上的缺碼的總質(zhì)量為m,則此時(shí)牛頓第二定律方程為：咒伽。+淞+陽M改變比二電8=伽"肋+%島，使旦分別為2.00g,4.00g,6.00g,8.00g,10.00g時(shí)（每次剩余石去碼要放在滑塊上），測量在不同力的作用下，通過光電門的瞬時(shí)速度v",再由y=2瞄，求出%

6、。作曲線，由斜率求出物體的總質(zhì)量。原始數(shù)據(jù)：驗(yàn)證牛頓第二定律AS=1.000cmS=60.00cmMs=450.0gMe=0.30gF(g)ti(ms)t2(m§Wms)At(ms)a(cm/s2)0.00+1.0046.646.546.52.00+1.0025.625.725.64.00+1.0018.918.918.96.00+1.0015.115.115.28.00+1.0012.712.712.710.00+1.0010.610.610.6測量加速度:AS=1.000cmd=15mcmL=60cmF(g)t(ms)At2(ms)&3(ms)t(ms)2S(cm)v2(

7、cm2/s2)20.00100.8100.8100.740.0030.0082.382.282.260.0040.0071.271.171.180.0050.0063.763.663.6100.0060.0058.158.058.0120.00五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果驗(yàn)證牛頓第二定律所測得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算以后，得如下結(jié)果:AS=1.00cmS=60.00cmMs=450.0gMe=0.30gF(g)Ati(ms)At2(m§Wms)At(ms)a(cm/s2)0.00+1.0046.646.546.546.53.82.00+1.0025.625.725.625.612.74.00+1.

8、0018.918.918.918.923.36.00+1.0015.115.115.215.136.48.00+1.0012.712.712.712.751.910.00+1.0010.610.610.610.673.7作圖為:教記錄計(jì)算數(shù)據(jù)K=1.39AS-1000cinS=60OOcmMsM50,0gMe-030gL二1L9B由上圖可計(jì)算得：總質(zhì)量為：1.16kg測量加速度所得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算處理后得:AS=1.000cmd=15mcmL=60cmF(g)t1(ms)At2(ms)札(ms)t(ms)2S(cm)v2(cm2/s2)20.00100.8100.8100.7100.840.0098.530.0082.382.282.282.260.00147.940.0071.271.171.171.180.00197.650.0063.763.663.663.6100.00247.060.0058.158.058.058.0120.00296.9圖像為:K=2.48L=-D58歉搖記錄AS=1.000cmd=15mcniL=60cm由瑪=2如計(jì)算得：a=2.48m/s2;g=£由訂計(jì)算得：g=9.92m/s2o六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果中存在一定的誤差，此誤差是摩擦阻力等因素必然引起