2024年3月29日发(作者：崔忆枫)

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中国石油大学〔华东〕现代远程教育

实验报告

课程名称：大学物理(一)

实验名称：验证牛顿第二定律――气垫导轨

实验〔一〕

实验形式：在线模拟+现场实践

提交形式：提交书面实验报告

学生某某：学 号：

年级专业层次：

学习中心：

提交时间： 年 月 日

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一、实验目的

1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。

2．了解光电计时系统的根本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。

3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。

4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。

5．掌握验证物理规律的根本实验方法。

二、实验原理

1．速度的测量

一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx〔x~x+Δx〕，如此

该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速

度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻〔或x位置〕的瞬时速度

〔1〕

实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式〔1〕测量某点的速

度就难以实现。但在一定误差X围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就

可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值〔约10mm〕，

用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。

2．加速度的测量

在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两

个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移与运动时间

之间的关系，就可以实现加速度a的测量。

〔1〕由测量加速度

在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过

两个光电门之间的时间为t21，如此加速度a为

〔2〕

根据式〔2〕即可计算出滑块的加速度。

〔2〕由测量加速度

设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，如此加速度a为

〔3〕

根据式〔3〕也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。

〔3〕由测量加速度

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2024年3月29日发(作者：崔忆枫)

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课程名称：大学物理(一)

实验名称：验证牛顿第二定律――气垫导轨

实验〔一〕

实验形式：在线模拟+现场实践

提交形式：提交书面实验报告

学生某某：学 号：

年级专业层次：

学习中心：

提交时间： 年 月 日

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一、实验目的

1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。

2．了解光电计时系统的根本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。

3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。

4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。

5．掌握验证物理规律的根本实验方法。

二、实验原理

1．速度的测量

一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx〔x~x+Δx〕，如此

该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速

度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻〔或x位置〕的瞬时速度

〔1〕

实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式〔1〕测量某点的速

度就难以实现。但在一定误差X围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就

可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值〔约10mm〕，

用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。

2．加速度的测量

在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两

个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移与运动时间

之间的关系，就可以实现加速度a的测量。

〔1〕由测量加速度

在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过

两个光电门之间的时间为t21，如此加速度a为

〔2〕

根据式〔2〕即可计算出滑块的加速度。

〔2〕由测量加速度

设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，如此加速度a为

〔3〕

根据式〔3〕也可以计算出作匀加速直线运动滑块的加速度。

〔3〕由测量加速度

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