【教案】大学物理实验教案(在气垫导轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律).docx

【教案】大学物理实验教案(在气垫导轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律)
【教案】大学物理实验教案(在气垫导轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律)

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大学物理实验教案

实验项目
在气轨上测定物体的速度和加速度并验证牛顿第二定律
教学目的
1。熟悉气轨和数字毫秒计的使用方法。
2。测定滑块运动的速度和加速度。
3.验证牛顿第二定律.
实验原理
1. 速度大小的测定
要测定物体的速度大小，只需测出通过已知距离△X所需的时间△t即可。本实验是在气垫导轨的滑块上安装一个开口遮光片，使滑块在导轨上运动，并进入设在气轨上某位置的光电门。当开口遮光片的前缘遮蔽光敏管时测时器开始计数，当开口遮光片的后缘再遮蔽光敏管时，测时器停止计数。如图所示，测时器上显示的数字即为开口遮光片移动△X=距离的时间，由此可算出滑块通过光电门的平均速度大小,其中为遮光框总宽度，为遮光框后半部分的宽度。

当△t很小时，近似等于滑块通过光电门所在点的瞬时速度大小.
2．加速度大小的测定
若滑块受一恒力作用,则它将作匀加速运动,在气轨上 S1和S2位置各放置一个光电门。根据上述测定速度大小的方法，分别测出滑块通过两光电门位置时的速度大小V1和V2，那么滑块的加速度大小a为:
(3-1）
3．验证牛顿第二定律
气轨调平后，用一系有砝码盘的涤纶带跨过气垫轴承连接在滑块上，如图所示,若滑块的质量为m1，砝码连同盘的质量为m2，涤纶带张力为
T，则有：

解得： （3—2）
令
上式化为 （3-3)
（3—3）式就是牛顿第二定律的表达式，式中加速度a的大小可由(3-1）式计算求得。要验证牛顿第二定律可分为两步：
（1)合外力一定时,物体运动的加速度大小a与系统质量成反比。
（2）系统质量一定时，合外力与物体运动的加速度大小a成正比，且
…… = 常量。
教学重点与难点
1。气轨的水平调节。
2.计时器功能的理解与选择.
3。注意砝码盘与滑块的连接,涤纶带长度的调节.
4。光电门与遮光片相对位置的调整，以便遮光片顺利通过光电门并正确计数。
实验内容
提要
1．气轨的调平。
2. 滑块速度的测定.
3。滑块加速度的计算。
4.牛顿第二定律的验证。

测量与数据处理要求 

1.用50分度游标卡尺测量。
2.滑块质量和加重片质量由托盘天平测出（读到0。1克）.
3。计时器读到0.001ms。
4.数据处理严格按有效数字运算法则进行.结果的验证根据自己的测量数据进行分析.
思考题
1. 分析实验情况与实验结果，我们忽略了一些什么力？它们使实验结果偏大还是偏小？
2. 如何鉴别气垫导轨已经调平?
参考资料
《大学物理实验》—- 马靖 马宋设 施洋主编
《大学物理实验指导》—— 丁道滢 陈之前主编
《物理实验教程》——丁慎训 张连芳主编
《大学物理实验》-— 霍剑青 吴泳华等主编
评分标准
预习及操作评分（总分100分）:
预习（40分)：
目的2分 仪器名称规格2分 实验原理24分（其中图8分，公式及叙述16分）填空12分(每空2分）
操作(60分）：气轨水平调节10分
测量30分（定位5分，游标卡尺读数5分，滑块、砝码盘和加重片质量5分，配件的装配5分,滑块运行起点和初速度10分）
原始数据20分：(准确度10分，有效数字10分）
报告评分：（总分100分）
表格76分（每空4分,有效数字错扣一半)
验证结果14分(未结合测量数据描述,扣5分)。
原始数据，撰写规范性等10分