气垫导轨的应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,-,*,气垫导轨的应用,合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,1,-,实验教学目的,1,、了解气垫导轨的基本构造与原理。,2,、掌握气垫导轨的调整和操作方法。,3,、在气垫导轨上测量滑块的速度和加速度，验证牛顿第二定理。,2,-,实验仪器,1、气垫导轨,如图所示：在滑块和导轨之间有一个空气层，所以滑块在导轨上运动时，摩擦力很小、可以忽略不计。,3,-,实验仪器,2、光电测量系统,（1）遮光片,（如图2所示）,（2）光电门,（如图3所示）由红外发光管和光敏管组成，由于光敏管受光照和不受光照时产生的电信号不同，所以它可以控制记时器记录时间。,4,-,实验仪器,（3）数字毫秒计,CS-Z数字毫秒计可以记录光电门被两次遮光的时间间隔。因此当遮光片A边通过光电门时，数字毫秒计开始记时，当遮光片B边通过光电门时，数字毫秒计停止记时。所以数字毫秒计记录的是遮光片走过dx距离所用的时间t。于是遮光片的运动速度：v=dx/t,数字毫秒计,5,-,实验原理,1、速度的测量：v=dx/t,2、验证牛顿第二定律：,（1）加速度的测量,如图4所示：,6,-,实验原理,（2）质量不变，加速度和外力成正比：,选择6个质量相等的砝码，第一次放4个砝码在滑块上，放2个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为,F=2mg,，系统质量为,M=Mo+6m,第二次放2个砝码在滑块上，放4个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为,F=4mg,，系统质量为,M=Mo+6m,，所以质量没变，外力增加。,第三次放6个砝码在磁带的另一端。这时系统所受外力为,F=6mg,，系统质量为,M=Mo+6m,，所以质量没变，外力又增加了。,验证：,2mg/a,1,=4mg/a,2,=6mg/a,3,=Mo+6m,7,-,实验原理,（3）外力不变，加速度和质量成反比：,选择6个质量相等的砝码放在磁带的另一端。,第一次选择大滑块，这时系统所受外力为,F=6mg,，系统质量为,M=Mo+6m,，,第二次选择小滑块，这时系统所受外力为,F=6mg,，系统质量为,M=M+6m,，所以外力没变，而质量改变了。,验证：,a,1,（Mo+6m）=a,2,（M+6m）,8,-,实验原理,（4）测量滑块在斜面上自由下滑的加速度：,把气垫导轨的一端垫高形成一个斜面。把大滑块放在斜面的顶端自由滑下。,验证：a=gsin,=gh/L,L,为导轨的长度，h为垫块的高度。,9,-,实验内容与步骤,1、气垫导轨调平：,（1）粗调：把大滑块放导轨中间，根据滑块的运动方向调节。,（2）细调：数字毫秒计选择1Pr、自动复位，让滑块在导轨上来回运动，观察：,t,4,-t,3,和t,2,-t,1,，如果两者大于零并且基本相等则导轨水平。,10,-,实验内容与步骤,2、速度的测量,3、验证牛顿第二定律,4、测量物体沿斜面下滑的加速度。,所有过程重复三次。,11,-,教学的难点与解决方法,1、气垫导轨的调平是学生感到比较困难的问题。应注意讲清调节的原理和判断的方法。,2、应教会学生自己检查实验数据。由于每一个内容都要重复三次，可以要求学生在完全相同的条件下重复，这样三组数据应基本相同。,12,-,