05级数学系PB05001067胡鑫直线运动中速度的测量实验目的利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度；通过物体沿斜面自由下滑运动来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律。实验原理1．测平均速度和瞬时速度物体作直线运动，在时间内的位移为，则物体在时间内平均速度（1）令→0，→该时刻的瞬（2）但→0只是理想条件，所以在一定时速度，即误差范围内，用极短时的代替。2．匀变速直线运动若滑块仅受一恒力，则作匀变速直线运动。可通过滑轮悬一重物在滑块上，亦可将导轨一端垫高为一斜面等方法来实现。前者可改变外力，测加速度同时验证牛顿第二定律。而后者误差较小，同时可得出当地的重力加速度。匀变速运动方程如下：（3）（4）（5）斜面上，物体从同一位置下滑，作图，若图线是一条直线，则物体作匀加速直线运动，其斜率为加速度，截距为。同样地，作图和图，图线同样是直线，斜率分别为和，截距分别为和。3．测重力加速度垫高导轨一端使之成为斜面，为垫块的高度，为斜面长，滑块沿斜面下滑的加速度为（6）105级数学系PB05001067胡鑫（7）4．验证牛顿第二定律运动物体的总质量为，作用力为，不计摩擦力、空气阻力、气垫粘滞力等其他耗散力，牛顿第二定律为（8）固定改变，应为一常量。若保持不变，改变，则应为一常量。实验中只要验证上述函数关系，便可验证牛顿第二定律。实验器材气垫导轨设备（包括导轨、气源、计时系统三大部分）气垫导轨是一个一端封闭的中空长直导轨，表面有很多小气孔，小孔中喷出的压缩空气产生气垫，托起滑块，使滑块摩擦小到可忽略的程度。实验步骤1．匀变速运动中速度与加速度的测量（1）先将气垫导轨调平，然后在一端单脚螺丝下置一垫块，使导轨成一斜面。（2）在滑块上装U型挡光片，在导轨上置好光电门，打开计时装置。（3）使滑块从距光电门处自然下滑，作初速度为零的匀加速运动，记下挡光时间，重复三次。（4）改变，重复上述测量。（5）测量，垫块高及斜面长。（6）用最小二乘法对进行直线拟合，并求出的标准误差。（7）用坐标纸作曲线，求，与最小二乘法所得结果进行比较，并计算。2．验证牛顿第二定律取出垫块，使导轨恢复水平状态。用细线将砝码盘通过滑轮与滑块相连。若滑块质量为m0，砝码盘和盘中砝码的质量为，滑轮等效质量（约为0.30g），砝码盘、盘中砝码和滑块上的砝码的总质量为，则此时牛顿第二定律方程为（9）205级数学系PB05001067胡鑫改变，...
