利用气垫导轨验证牛顿第二定律实验报告中国石油大学华东[五篇模版]

第一篇：利用气垫导轨验证牛顿第二定律实验报告中国石油大学华东

利用气垫导轨验证牛顿第二定律

】

【摘要】：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月 0.1mm 厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）进行许多研究，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐运动的规律等。

【 关键词】

气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平实验回顾 【实验目的】

1．熟悉气垫导轨和 MUJ-613 电脑式数字毫秒计的使用方法。

2．学会测量滑块速度和加速度的方法。

3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。

【实验原理】

（一）

仪器使用原理 1．气垫导轨 如图 4-1 所示，气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，将滑块从导轨面上托起，使滑块与导轨不直接接触，滑块在滑动时只受空气层间的内摩擦力和周围空气的微弱影响，这样就极大地减少了力学实验中难于克服的摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动，使实验结果的精确度大为提高。

图 4-1

气垫导轨装置图

2．MUJ-613 电脑式数字毫秒计 在用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中，我们采用 MUJ-613 电脑式数字毫秒计测量时间。利用它的测加速度程序，可以同时测量出滑块通过两个光电门的时间及滑块通过两个光电门之间的时间间隔。

使用计数器时，首先将电源开关打开（后板面），连续按功能键。使得加速度功能旁的灯亮，气垫导轨通入压缩空气后，使装有两个挡光杆的滑块依次通过气垫导轨上的两个光电门计数器按下列顺序显示测量的时间：

显示字符

含

单位 1

通过第一个光电门的速度

cm/s(亮)××·××

通过第二个光电门的速度

cm/s(亮)××·××

1—2

在第一和第二个光电门之间运动的加速度

cm/s2

(亮)××·××

若不是要求的单位亮则按转换键即可显示要求的单位。

（二）

验证牛顿第二定律实验原理 验证性实验是在已知某一理论的条件下进行的。所谓验证是指实验结果与理论结果的完全一致，这种一致实际上是实验装置、方法在误差范围内的一致。由于实验条件和实验水平的限制，有时可以使实验结果与理论结果之差超出了实验误差的范围，因此验证性实验是属于难度很大的一类实验，要求具备较高的实验条件和实验水平。本实验通过直接测量牛顿第二定律所涉及的各物理量的值，并研究它们之间的定量关系，进行直接验证。

1．速度的测量 悬浮在水平气垫导轨上的滑块，当它所受合外力为零时，滑块将在导轨上静止或作匀速直线运动。在滑块上装两个挡光杆如图 4-2 所示，当滑块通过某一个光电门时，第一个挡光杆挡住照在光电管上的光，计数器开始计时，当另一个挡光杆再次挡光时，计数器计时停止，这样计数器数字显示屏上就显示出两个挡光杆通过光电门的时间Δ t。

图 4-2

滑块

如果两个挡光杆轴线之间的距离为Δ L，可以计算出滑块通过光电门的平均速度 v 为：

tLv

（1-1）

由于Δ L 比较小（1cm 左右），在Δ L 范围内滑块的速度变化很小，所以可把 v 看做滑块经过光电门的瞬时速度。

2．加速度的测量 在气垫导轨上，设置两个光电门，其间距为 S。使受到水平恒力作用的滑块（做匀加速直线运动）依次通过这两个光电门，计数器可以显示出滑块分别通过这两个光电门的时间Δ t 1、Δ t 2 及通过两光电门的时间间隔Δ t。滑块滑过第一

个光电门的初速度为 v 1 =1tL，滑块滑过第二个光电门的末速度为 v 2 =2tL，则滑块的加速度为：

tv va1 2

或

Sv va22122

（1-2）

3．验证牛顿第二定律 按照牛顿第二定律，对于一定质量 M 的物体，其所受的合外力 F合 和物体获得的加速度 a之间的关系如下：

F合 = M a

（1-3）

验证此定律可分为两步：（1）验证物体的质量 M 一定时，其所受合外力 F合 和物体的加速度 a成正比；（2）验证合外力 F合 一定时，物体的加速度 a的大小和其质量 M 成反比。

若实验中所用滑块质量为 m 1，砝码盘和砝码的质量为 m 2，则该系统的总质量 M = m 1 + m 2，该系统所受的合外力的大小 F = m 2 g，则有：

F = Ma

（1-4）

【实验仪器】

气垫导轨，滑块，MUJ-613电脑式数字毫秒计，砝码。

【实验步骤】

（一）调节光电计时系统 将气垫导轨上的两个光电门引线接入MUJ-613电脑式数字毫秒计后面板的P 1及 P 2 插口上，打开MUJ-613电脑式数字毫秒计电源开关。将气垫导轨气源接通，用适当的力推动滑块一下，使它依次通过两个光电门，看MUJ-613电脑式数字毫秒计是否能正常记录时间，若不正常请检查挡光杆是否挡光及检查光电管照明是否充分。

（二）调节气垫导轨水平1．静态调平（粗调）

调节导轨底脚螺丝使滑块在导轨上无定向的自然运动，也就是滑块能静止在导轨上，可以认为导轨被初步调平。

2．动态调平（细调）

用适当的力推动滑块一下，使它依次通过两个光电门，要求滑块通过两个光电门的时间Δ t 1 和Δ t 2 相对差异小于1%。否则应继续调节导轨底脚螺丝，直至达到要求。

（三）验证牛顿第二定律 1．物体系的总质量 M 一定，验证外力与加速度成正比 ⑴ 在导轨上固定两个光电门，将线一端系在滑块上，另一端通过气垫滑轮与砝码盘相连。在滑块上放置两个砝码，砝码盘上放一个砝码，砝码盘自身质量为5g。滑块置于远离气垫滑轮的导轨另一端，由静止释放，在砝码盘及一个砝码所受重力作用下，滑块作匀加速直线运动，由计数器测量出加速度 a 1。重复测量三次（注意：滑块释放的初始位置必须一致，靠近气垫滑轮的光电门安放位置要合适，防止滑块尚未通过此光电门而砝码盘已落到地面上）。

⑵ 将一个砝码从滑块上取下，放入砝码盘中，重复上述实验步骤，测出滑块加速度 a 2。

⑶ 再将滑块上的另一个砝码取下，也放入砝码盘中（盘中砝码总数为3个），仍然重复上述实验步骤，测出滑块加速度 a 3。

⑷ 记录 m 1，m 2 和 M 的值，计算出作用力 F 1、F 2 和 F 3（m 2 指砝码盘及盘中砝码的质量之和，M 为滑块、砝码盘及盘中砝码的质量之和）。

2．物体系所受外力 F 一定，验证物体系的质量与加速度成反比 ⑴ 在砝码盘中放入一个砝码，测出在此作用力下，质量为 m 1 的滑块运动的加速度 a。

⑵ 保持砝码盘中的砝码不变（外力一定），将一质量为 m 1 ′ 的砝码放在质量为 m 1 的滑块上，测出在此作用力下，滑块组运动的加速度 a ′。

⑶ 以上测量重复进行三次。记录 m 2 的值并求出物体系的总质量 M 和 M ′。

【数据处理】

1.保持系统合外力 F 不变，改变系统总质量 M，验证 a&1/M，即 Ma=F，两光电门之间距离 S=50cm

当光片宽度 l=1cm

M：砝码 1 只+砝码盘

M1：小滑块+砝码 1 只+砝码盘+挡光片+套钩+钩+固定螺钉 3 只

M2：M1+配重块 2 个+固定螺钉 2 只

M3：M2+配重块 2 个 M2=10.27g

F=m2*g=0.1006N

系统质量/g 加 速 度/cm/s^2 加速度平均值/cm/s^2 力F/N Fi与F比较（百分误差）

M1=182.44 51.19 51.11 0.0932 7% 50.95 51.20 M2=288.89 32.79 32.70 0.0945 6% 32.82 32.49 M3=388.97 21.18 21.14 0.0892 11% 21.15 21.10 系统合外力不变，加速度与系统质量关系01020304050600 50 100 150 200 250 300 350 400 450系统质量加速度加速度线性(加速度)2.保持系统总质量不变，改变系统的合外力 F 的大笑，验证 F 正比于 a 两光电门之间距离 s=50cm，挡光片宽度 l=1cm 系统总质量 M=87.00g m2/g 加速度 a/cm*s^-2 1 2 3平均值 m 21=砝码盘质量 5.26 0.0438 0.0435 0.0432 0.0435 m 22=m21+1只砝码质量 10.27 0.0970 0．0974 0.0976 0.0973 m 23=m21+2只砝码质量 15.28 0.1468 0.1466 0.1444 0.1460 m 23=m21+3只砝码质量 20.29 0.1941 0.1935 0.1949 0.1942 m 24=m 21+4只砝码质量 25.30 0.2451 0.2500 0,2480 0.2477

系统质量不变，系统合外力与加速度关系00.050.10.150.20.250.30 50 100 150 200 250 300系统所受合外力加速度加速度线性(加速度)

【实验误差讨论】

1.空气阻力的影响，滑块运动的过程中总会受到空气阻力的影响，无法到达理想状况。

2.做实验时温度气压等外在因素的影响，使得 g 的理论值不是那么准确 3.验证牛顿第二定律时，砝码盘的质量因为不可直接放到天平上称量，可能不是那么准确 4.实验存在系统误差和读书上的误差

【实验优点】

1.实验中采用气垫导轨大大减小了实验的摩擦误差，这样能够使实验数据更准确。

2.试验中分别从质量一定，控制力的大小和力的大小一定，质量改变做运动来实施实验，更加增加了实验的准确性和全面性。

【小结】

做实验时，挡光片的选择需要根据第一组数据中的误差关系来选择。

实验过程中要讲究细心、耐心，千万不可心浮气躁，值得一提的是在气垫导轨调平的时候要仔细观察，分为粗调和细调使得滑块静止或者左右微微摆动，细调要使 t1

实验过后，需要掌握气垫导轨的调整与使用，通用计数器的基本功能与使用方法，气垫导轨上测速度和加速度的试验方法。验证牛顿第二定律（选择合理的实验方案和数据处理方法验证物理定律，体会物理实验中需要严谨的作风和科学的方法）。

第二篇：大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)

怀 化 学 院

怀 化 学 院 实 验 数 据 记 录 纸

实验名称：验证牛顿第二定律实验时间： 2011 年 * 月 * 日 ___数学系__ _系10 级信计专业 * 班 姓名张 三学号100940****

数据记录：表1 速度测量练习数据记录表

第三篇：中国石油大学(华东)

自 荐 信

尊敬的中国石油大学（华东）学自主招生领导：

您好！

学生李昌民，今年17岁，是山东省莱芜市第一中学（省级示范性高中）的高三学生，您在百忙之中审阅我的自荐申请材料，我感到荣幸万分，深表谢意！

中国石油大学（华东），是我心中的梦想，基于对中国石油大学（华东）的敬仰，对中国名校的渴望，我将为走进中国石油大学（华东），努力！

出生于齐鲁长城脚下，生长在长勺之战的历史故事里，养成了我干脆利落、一鼓作气的做事风格和善于观察分析的学习生活习惯。热爱物理、化学，积极参加各种科技创新活动，爱动手、喜欢小发明、小制作。

一次，家里来了客人，我看到大人们吸烟后，放到烟灰缸里的烟头没有掐灭，烟雾还在飘出，有时候烟灰缸内的烟灰随风飞出，造成室内环境的污染。如何避免这种现象的发生，曾经设想了好久，能不能给烟灰缸增加一个活动的盖子，以防止烟灰的随风散落呢？经过多次的设计、试验、失败、改进，一次次的重复实验，最终成型，设计成功了一种环保烟灰缸，并获得了中华人民共和国实用新型专利,取得了国家知识产权局颁发的实用新型专利证书。虽然该小制作要达到实用还需要继续改进，但是这却锻炼了我的观察能力、分析能力和设计能力，提高了自我的认知能力，坚定了勇于创新的自信心，更是切身体会了“失败是成功之母”的真正含义。

在这个小发明的制作过程中，总结出一个道理，即“确定目标、研究方法、坚持努力，才能走向成功”。我相信，这个小发明的经验和教训，对于我以后的学习、工作和生活会有很大的帮助。

我有时候会因为粗心，犯一些不该出现的错误。比如，有次期中考试，化学考卷，草稿上计算正确的结果，我却在答题时填错，由此得到了老师和家长的轮番严厉教育。我会虚心、认真地接受老师和家长的批评，吸取教训，总结经验，在以后的学习和工作中摈弃浮躁心理，谨慎细心、精益求精。我们正式在这种错误和改正的过程当中慢慢成长起来。

凭借着高中三年如一日的努力，我的成绩一直名列年级前茅，考试成绩只能证明过去，我必须坚持努力，勤奋钻研，我相信，中国石油大学（华东）的大门将为我敞开着。若能走进中国石油大学（华东），我希望能在石油工程、资源勘查或地球物理等方面深造，刻苦学习，为我国的石油、能源事业付出自身的精力！

青岛，世界著名海滨旅游度假城市，历史文化名城，汇集八方贤才，经济实力雄厚，社会治安稳定，环境优美，景色宜人，我向往这座美丽的城市，我向往中国石大的大讲堂。

石油大学，我会努力来的！

自荐学生

第四篇：大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)（最终版）

大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)

大 学 物 理 实 验

实验报告

系别 数学系 年级 2010 专业 信息与计算 班级 10信计3班 姓名 张

三 学号 10094030** 组别 实验日期 2011-4-10

实验项目: 验证牛顿第二定律

1/11页

【实验题目】验证牛顿第二定律

【实验目的】

1.了解气垫技术的原理，掌握气垫导轨和计时计测速仪的使用方法。

2.掌握测速仪测速度、加速度方法。

3.验证牛顿第二定律。

【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写)

汽垫导轨(含气源等附件)、MUJ-5B型计时计数测速仪、电子天平

【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图)

1、速度测量

挡光片宽度Δs已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬时速度，即: ,sds,sv，,瞬时速度: lim,tdt,t,t,0

MUJ-5B计时仪能直接计算并显示速度。

,s2、加速度测量

设置两个光电门，测出挡光片通过两个光电门的速、度和挡光片在两光电vv12门间的运动时间t，即可测出加速度a。

vv,21a, t

MUJ-5B计时仪能直接计算并显示加速度。

3、牛顿第二定律验证

在右图由、构成的系统中，在阻力忽略不计mm12

时，有:

mg,(m，m)a212

F,Ma令，则有 F,mgM,m，m212

令M,m，m不变，改变F,mg(将砝码依次从滑块上移到砝码盘上，即可122

保证F增大，而M不变)，即可验证质量不变时，加速度与合外力的关系;令F,mg2

M,m，m不变，改变(在滑块上增加配重)，即可验证合外力不变时，加速度与质12

量的关系。

【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤)

1.气垫导轨的水平调节

可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。静态调平法:将滑块在2/11页

汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。

2.练习测量速度。

计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。

3.练习测量加速度

计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。

4.验证牛顿第二定律

(1)验证质量不变时，加速度与合外力成正比。

用电子天平称出滑块质量，测速仪功能选“加速度”，按上图所示放置滑m滑块

块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。

(2)验证合外力不变时，加速度与质量成反比。

计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码(即)，测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重m,10g2

块的质量均为m′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。

【数据处理】(数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图)

1、由数据记录表3，可得到a与F的关系如下:

由上图可以看出，a与F成线性关系，且直线近似过原点。

上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对

172,165,4.2%误差: 165

可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。

2、由数据记录表4，可得a与M的关系如下: 3/11页

由上图可以看出，a与1/M成线性关系，且直线近似过原点。

2直线的斜率表示合外力，由上图可得:F=9342gcm/s,实际合外力F=10克力

9800,934222=10g*980cm/s=9800gcm/s，相对误差:,4.7% 9800

可以认为，合外力不变时，在误差范围内加速度与质量成反比。

【实验结论与分析】(每个实验报告应有明确的实验结论或结果，本实验为验证性实验，应清楚表述实验的结论)

实验结论:根据数据处理结果，可以认为:在误差的范围内，实验与牛顿第二定律相符，即加速度与合外力成正比，与质量成反比。

实验分析:实验误差主要来源于以下方面:

1.导轨未完全调水平;

2.空气阻力的影响，细线、滑轮运动阻力的影响;

3.气流波动的影响;24.本地重力加速度近似取980cm/s。

5.砝码的质量误差。

空气等各种阻力对实验的影响可能是主要的。因为空气阻力一般与速度的二次方成正比，所以实验中拉力不能太大，否则加速度大，速度增加快，空气阻力增加也快;但拉力也不能过小，否则很小的阻力也会产生较大的影响。

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对多人一组的，应注明合作者 合作者: 无

怀 化 学 院 实 验 数 据 记 录 纸

实验名称: 验证牛顿第二定律

实验时间: 2011 年 * 月 * 日

___数学系__ _系 10 级 信计 专业 * 班 教师签名:

姓名 张 三 学号

100940****

数据记录: 表1 速度测量练习数据记录表2 3 4 5

v(cm/s)1

v(cm/s)2

表2 加速度测量练习数据记录表 m=_________g 滑块

2次数(cm/s)a砝码及盘质量(g)(cm/s)(cm/s)vv121 5

10

15

表3 验证加速度与合外力关系数据记录表 m= 139.8 g，M=m+5m= 165 g 滑块滑块0

22(g)(cm/s)maa(cm/s)2

m 28.42 29.02 28.64 28.85 28.31 28.65 0

2m 56.75 56.94 56.74 56.66 56.80 56.78 0

3m 85.23 85.47 85.00 85.48 85.47 85.33 0

4m 114.24 114.12 113.96 113.30 114.19 113.96 0

5m 142.87 143.59 142.97 142.88 143.36 143.13 0

表4 验证加速度与质量关系数据记录表 m= 10 g , m= 139.8 g，m’= 50 g 2滑块

22M(g)(cm/s)aa(cm/s)

m，m150 62.37 62.72 63.00 62.52 62.88 62.70 2滑块,m，m，m 200 47.57 47.01 47.32 47.39 47.30 47.32 2滑块,m，m，2m 250 38.64 38.02 38.24 38.20 37.95 38.21 2滑块,m，m，3m 300 31.53 31.45 31.44 31.45 31.52 31.48 2滑块,m，m，4m 350 27.29 27.11 27.26 27.04 27.00 27.14 2滑块5/11页

第五篇：中国石油大学(华东)自荐信

尊敬的中国石油大学（华东）老师：

您好。

我是来自XX省XX市XX中学（省级规范化学校）的XXX。我希望通过贵校的自主招生来实现我在中国石油大学（华东）学习的梦想，感谢您在百忙中抽出时间审阅我的申请材料。

我性格开朗，兴趣广泛，国内国际形势都会引起我极大的兴趣与关注。其中，我尤其热爱生物学、机械制造与自动化以及计算机。我热爱生活，始终对生活充满信心和希望。我喜欢感受快乐，我希望把快乐传递给我身边的每一个人。我会常常不厌其烦地给同学讲一道已经讲过多少遍的数学题，我会郑重其事地给同学公开我学习生物、物理的诀窍，我会在学习之余和同学一起去图书馆遨游于知识的海洋里，一起去篮球场陶醉在震耳的呐喊中。并且我在2010年全国数学奥林匹克竞赛中获得了山东省三等奖的好成绩。

我与中国石油大学（华东）虽未有太多直接接触，但神交已久，梦想已久。我是深深地向往着中国石油大学（华东）的－－这也让我忽而想起一句稼轩词来： “我见青山多妩媚，料青山、见我应如是。”

中国石油大学（华东）在风雨征程中养育了属于自己的精神，“实事求是、艰苦奋斗、团结奉献、开拓创新”是中国石油大学（华东）人的精神地标。我选择中国石油大学（华东）是经过了慎重的考虑，我相信中国石油大学（华东）是一所能够将我带上人生理想高峰的大学。同样的，我也相信当中国石油大学（华东）选择了我，假以时日它将为我而自豪。进入中国石油大学（华东）后，我会在专业课的学习上精益求精，广泛涉猎，跨学科选修，全面的充实自己。大学并非我人生的终极目标，它将是一个新的起点。伴随着我的大学梦，我将以大学为原点，画一个很大的圆，将我的人生画得阔大饱满，让我的人生与更多的人结缘，为更多的人服务。

收笔之际，郑重地提一个小小的请求：无论您是否选择我，尊敬的老师，希望您能够接受我诚恳的谢意！”

此致

敬礼!

陈述人：XXX

2010年12月18日