中國石油大學（華東）現(xiàn)代遠程教育實驗報告課程名稱：大學物理(一)實驗名稱：速度、加速度的測定和牛頓運動定律的驗證實驗形式：在線模擬+現(xiàn)場實踐提交形式：在線提交實驗報告學生姓名：學號：年級專業(yè)層次：網(wǎng)絡(luò)18春石油化工技術(shù)學習中心：提交時間：2018年09月22日一、實驗目的1．了解氣墊導軌的構(gòu)造和性能，熟悉氣墊導軌的調(diào)節(jié)和使用方法。

2．了解光電計時系統(tǒng)的基本工作原理，學會用光電計時系統(tǒng)測量短暫時間的方法。

3．掌握在氣墊導軌上測定速度、加速度的原理和方法。

4．從實驗上驗證F=ma的關(guān)系式，加深對牛頓第二定律的理解。

5．掌握驗證物理規(guī)律的基本實驗方法。二、實驗原理1.速度的測量

一個作直線運動的物體，如果在t~t+Δt時間內(nèi)通過的位移為Δx（x~x+Δx），則該物體在Δt時間內(nèi)的平均速度為，Δt越小，平均速度就越接近于t時刻的實際速度。當Δt→0時，平均速度的極限值就是t時刻（或x位置）的瞬時速度

（1）

實際測量中，計時裝置不可能記下Δt→0的時間來，因而直接用式（1）測量某點的速度就難以實現(xiàn)。但在一定誤差范圍內(nèi)，只要取很小的位移Δx，測量對應時間間隔Δt，就可以用平均速度近似代替t時刻到達x點的瞬時速度。本實驗中取Δx為定值（約10mm），用光電計時系統(tǒng)測出通過Δx所需的極短時間Δt，較好地解決了瞬時速度的測量問題。2．加速度的測量

在氣墊導軌上相距一定距離S的兩個位置處各放置一個光電門，分別測出滑塊經(jīng)過這兩個位置時的速度v1和v2。對于勻加速直線運動問題，通過加速度、速度、位移及運動時間之間的關(guān)系，就可以實現(xiàn)加速度a的測量。

（1）由測量加速度

在氣墊導軌上滑塊運動經(jīng)過相隔一定距離的兩個光電門時的速度分別為v1和v2，經(jīng)過兩個光電門之間的時間為t21，則加速度a為

（2）許的范圍內(nèi)式（11）成立，

（11）

則驗證了F不變的情況下，a與m成反比。還可以利用上述a和m數(shù)據(jù)作a～關(guān)系圖，若為直線，則可驗證式（10），即a與m成反比。

如果式（8）和式（10）均被驗證，則式（7）即式（5）得到驗證，也就是說，驗證了牛頓第二定律。三、實驗器材氣墊導軌、光電計時系統(tǒng)、滑塊、砝碼、質(zhì)量塊（鐵塊）等。四、實驗內(nèi)容1．調(diào)節(jié)氣墊導軌和光電計時系統(tǒng)

調(diào)整氣墊導軌水平，達到細調(diào)水平要求，即滑塊往返一次。調(diào)整光電計時系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。

2．驗證物體系統(tǒng)總質(zhì)量不變時加速度與合外力成正比

保證物體系統(tǒng)總質(zhì)量不變，逐步增加砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，改變外力5次。每一外力下分別記錄滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間和，重復測量6次。

3．驗證物體系統(tǒng)所受合外力不變時加速度與總質(zhì)量成反比

保持砝碼盤部分的質(zhì)量不變，即合外力不變，在滑塊上逐步增加質(zhì)量塊，改變物體系統(tǒng)總質(zhì)量5次。每一總質(zhì)量下分