气垫导轨实验原理

实验三 气垫导轨上的实验

在物理实验中，由于摩擦的存在，导致误差往往很大，甚至使某些实验无法进行。若采用气垫导轨等装置，可使这一问题得以较好的解决，气垫技术还可以减少磨损、延长仪器寿命提高机械效率。在机械、电子、运输等领域已被广泛应用，如气垫船、空气轴承，气垫输送线等。使用气垫导轨做力学实验可以观察和研究在近似无阻力情况下物体的各种运动规律。

一、实验目的

1．熟悉气垫导轨的构造和调整使用方法；

2．掌握用光电计时装置测量速度、加速度； 3．验证动量守恒定律；

4．深入了解完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点。 二、仪器与用具

气垫导轨装置、数字毫秒计、砝码等 三、实验原理

如图3-1所示，气垫导轨处于水平，在滑块的一端系一条细线，绕过气轨一端的滑轮后系一重物，由滑块、托盘和砝码构成的运动系统在重力作用下作直线加速运动。

图3-1 气垫导轨示意图

1、速度、加速度的测量：在导轨上相距s的两处放置二光电门，若测得此系统在重力mg作用下，滑块通光电门时的速度分别为va?v2?v12s22、v2则系统的加速度为

（3.1）

在滑块上放置一中间有方孔(或缺口)的挡光片

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。

滑行器 滑块 导轨是用一根平直、光滑的三角形铝合 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，视气流大小及滑行图1 气垫导轨 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

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。

滑行器 滑块 导轨是用一根平直、光滑的三角形铝合 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，视气流大小及滑行图1 气垫导轨 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

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mg

h

。假L

hh

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

多普勒效应综合实验

一、选择题：

1、一架低空飞行的飞机，从远处水平匀速地飞至某同学头顶上空，若飞机振动的频率始终不变，从听到声音至飞机飞到该同学头顶上空时刻前，他听到的飞机声音的音调（ ） A.不变，且一直与飞机实际发出的声音音调相同； B.不变，且一直比飞机实际发出的声音音调低； C.不变，且一直比飞机实际发出的声音音调高；

D.一直比飞机实际发出的声音音调高，但音调逐渐变低，越来越接近实际发出的。

2、多普勒效应综合实验中，验证多普勒效应时，接收器接收到的频率

f与运动速度V的关

系曲线为（ ）

A 不过原点的直线 B 双曲线 C 椭圆 D 过原点的直线 3、多普勒效应综合实验中，验证多普勒效应时,运动的接收器为（ ） A超声发射器 B小车 C 砝码 D滑轮 4．智能测速仪测量的速度是（ ）

A、滑块经过光电门时的瞬时速度。 B、滑块经过光电门时的平均速度。

C、滑块在气垫导轨上运动的整个过程中的平均速度。 D 滑块在气垫导轨上运动的任意过程中的平均速度。

5、在多普勒效应实验装置中，光电门的作用是测量小车通过

物理实验指导书：

《物理实验指导书》是2005年高等教育出版社出版的图书，作者是徐建中。本书主要收录了物理实验思路和方法等为培养学生科学的思维方法和探索精神。

内容简介：

《教育部规划中等职业学校文化课教材:物理实验指导书(修订版)(工科各专业通用)》编写了教育部2000年颁布的《中等职业学校物理教学大纲（试行）》所规定的全部学生实验（包括基础模块和选修模块）共21个。每个实验都明确了实验目的、实验原理和操作要求，重视实验的思路和方法，规范了实验报告。在实验过程中提出问题并配以一定量的思考题，以启发学生思考，培养学生科学的思维方法和探索精神。

目录：

绪论

实验一游标卡尺的使用

实验二金属圆柱体密度的测定

实验三测定玻璃的折射率

实验四测定凸透镜的焦距研究凸透镜成像规律

实验五验证定质量理想气体物态方程

实验六测定运动物体的速度和加速度

方法一用气垫导轨测运动物体的速度和加速度

方法二用打点计时器测运动物体的速度和加速度

实验七互成角度的两个共点力的合成

实验八验证牛顿第二定律

方法一用气垫导轨验证牛顿第二定律

方法二用打点计时器验证牛顿第二定律

实验九验证动量守恒定律

方法一用气垫导轨验证动量守恒定律

方法二用碰撞仪验证动量守恒定律

实验十验证机械能守恒定律

方法一用气垫导轨验证机械

用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套、MUJ-5C/5B电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]

在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。设两滑块的质量分别为m1和m2，碰撞前的速度为v10和v20，相碰后的速度为v1和v2。根据动量守恒定律，应该有

m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 （1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即?x/?t，?t越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为?x，挡光片通过光电门的时间为?t，即有

v10??x/?t1,v20??x/?t2。

本实验分下述两种情况进行验证：

1、弹性碰撞：

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

2222

用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套、MUJ-5C/5B电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]

在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。设两滑块的质量分别为m1和m2，碰撞前的速度为v10和v20，相碰后的速度为v1和v2。根据动量守恒定律，应该有

m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 （1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即?x/?t，?t越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为?x，挡光片通过光电门的时间为?t，即有

v10??x/?t1,v20??x/?t2。

本实验分下述两种情况进行验证：

1、弹性碰撞：

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

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用气垫导轨验证动量守恒定律

[实验目的]

1、观察弹性碰撞和完全非弹性碰撞现象。 2、验证碰撞过程中的动量守恒定律。

[实验仪器]

气垫导轨全套、MUJ-5C/5B电脑通用计数器、物理天平、砝码。

[实验原理]

在水平气垫导轨上放两个滑块，以两个滑块作为系统，在水平方向不受外力，两个滑块碰撞前后的总动量应保持不变。设两滑块的质量分别为m1和m2，碰撞前的速度为v10和v20，相碰后的速度为v1和v2。根据动量守恒定律，应该有

m1v10?m2v20?m1v1?m2v2 （1）

测出两滑块的质量和碰撞前后的速度，就可验证碰撞过程中动量是否守恒。其中

v10和v20是在两个光电门处的瞬时速度，即?x/?t，?t越小此瞬时速度越准确。

在实验里我们以挡光片的宽度为?x，挡光片通过光电门的时间为?t，即有

v10??x/?t1,v20??x/?t2。

本实验分下述两种情况进行验证：

1、弹性碰撞：

两滑块的相碰端装有缓冲弹簧，它们的碰撞可以看成是弹性碰撞。在碰撞过程中除了动量守恒外，它们的动能完全没有损失，也遵守机械能守恒定律，有

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篇一：气垫导轨上的直线运动

《基础物理》实验报告

学院： 专业： 2012年 10月 22日

1

2

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4

说明：1、实验报告必须包含上表中的第1页和第3页的内容，中间的第2页可根据报告内容的多少增/删页码。

2、实验报告可打印或手写。

5

篇二：大学物理仿真实验 气垫上的直线运动

实验日期：2011年12月12日 同组者：无

实验名称：气垫上的直线运动

一、原理简述（主要公式、电路、光路等）

1.平均速度和瞬时速度的测量

2.匀速直线运动

3.重力加速度的测定

图1 导轨垫起的斜面

4 验证证牛顿第二定律

(8)

二、实验目的：

1．测量匀变速运动中速度与加速度 2．验证牛顿第二定律

三、实验所用仪器及使用方法：

实验所用仪器：气垫-滑块机构，光电门，毫秒计，垫块 使用方法：

1、匀变速运动中速度与加速度的测量

（1）先将气垫导轨调平，然后在一端单脚螺丝下置一垫块，使导轨成一斜面。 （2）在滑块上装上U型挡光片，在导轨上置好光电门，打开计时装置。 （3）使滑块从距光电门

记下挡光时间

处自然下滑，做初速度为零的匀加速运动，

，重复三次。

（4）改变s，重复上述测量。 （5）测量

，垫块高h及斜面长L。

（6）用最小二乘法对

（7）用坐标纸作

算g。

2、验证牛顿第二定律

进行直线拟合，并求出标准误差。

曲线