平均速度与瞬时速度实验仪器:数字计时器.气垫导轨.小型气源.水平尺.滑快.挡光片气垫导轨: (1)构造气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器.它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔.空——青夏教育精英家教网—

平均速度与瞬时速度实验仪器:数字计时器.气垫导轨.小型气源.水平尺.滑快.挡光片气垫导轨: (1)构造气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器.它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔.空气再由导轨表面上的小孔中喷出.在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层.滑行器就浮在气垫层上.与轨面脱离接触.因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动.极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差.使实验结果接近理论值.配用数字计时器或高压电火花计时器记录滑行器在气轨上运动的时间.可以对多种力学物理量进行测定.对力学定律进行验证. 气垫导轨按其直线度是否可调分为普通式和可调式两种型式.该产品以轨面长度为主参数.主参数系列有800毫米.1200毫米.1500毫米和2000毫米四种.前两种规格适合中学物理实验使用.气垫导轨还可以按照其所需的工作压强和滑行器质量分为高气压.重滑行器及低气压.轻滑行器两类.前者性能好.但价格略高.后者性能稍差.价格较低. 上图中画的气轨为1200毫米.高气压可调式气轨. 上图J2125型气垫导轨.它是低气压,轻滑行器.直线度不可调式气轨. 上图为J2125-1型气垫导轨.它是另一种高气压.重滑行器.直线度可调式气垫导轨. 上图为J2125-2型气垫导轨.它是高气压.重滑行器.直线度不可调式气垫导轨. 气垫导轨实验中的运动物体为滑行器.右图为L-QG-T-1200/5.8型气垫导轨的滑行器.滑行器上部有五条“T 形槽.可用螺钉和螺帽方便地在槽上固定各种附件.下面的两条“T 形槽的中心正好通过滑行器的质心.在这两条槽的两端安装碰撞器或挂钩.可使滑行器在运动过程中所受外力通过质心.在这两条槽的中部加装配重块后滑行器的质心不会改变高度. (2)保养 ①气垫导轨是一种精度较高的现代教学仪器.轨道面的直线度.粗糙度.滑行器内角及表面的平面度都有较高要求.切忌振动.重压.严防碰伤和划伤.不允许在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨. ②实验前一定要检查气孔是否通畅.如有小孔被堵塞.滑行器运动到该处就会受到影响.甚至会停住不动.如有小孔被堵塞.应该用细钢丝捅开. ③滑行器的运动速度不宜过低.否则当外界因素变化时(如室内气流量不稳.压力不均时.会影响滑行器的运动).一般来说.滑行器的运动速度应大于50厘米/秒. ④导轨使用时应安放在结实.牢固的实验台上.如实验台单薄会影响导轨调水平.如欲使导轨成斜面.可在调平螺钉下面加定高垫块. ⑤导轨应放于清洁干燥的环境中.长期不用应用塑料套遮盖.防止灰尘. (3)调平气轨在使用前应调节轨面成水平.因为轨面不水平会使滑行器所受的重力产生与导轨长度方向平行的分力.由于滑行器是“飘浮在气垫上的.任何微小的分力都会给滑行器以附加的加速度.因而增加实验的误差.气轨的调平可按下列两种方法之一进行. ①静态调平法气垫导轨的调平螺钉一般是按等腰三角形的三个顶点分布的.先调节位于三角形底边两端的调平螺钉.使轨面在与长度垂直方向上达到目视水平.然后向导轨通气.将滑行器轻放在轨面上.调节位于三角形顶点位置的螺钉.使滑行器在将要进行实验的运动范围内停住不动或无明显移动.则可认为轨面已经调平.注意在即将调平时要以很小的角度旋转调平螺钉.以免调节过量. ②动态调平法将两个光电门按实验需要拉开一段距离安装在导轨上.使其指针对准导轨上标尺刻度.把光电门线两端的四芯插头分别插入光电门架和计时器面板上的四芯插座中.将两光电门和计时器连通.开启计时器电源.使计时器能正常工作:将计时方式置于“计时Ⅰ .用手在光电门处遮一下光.计时器能计下遮光时间即为正常,将计时器计时方式置于“计时Ⅱ .用手在任一光电门处遮一下光.再在另一光电门处遮一下光.计时器能计下两次遮光的时间间隔为工作正常.计时器的时标定为不大于1毫秒. 在滑行器中部安装挡光片.接通气源.将滑行器轻放在轨面上.使其运动起来.调整光电门的位置.使其能被挡光片有效遮光.又不妨碍滑行器运动.置计时器为“计时Ⅱ 计时方式.让滑行器从导轨一端向另一端运动.挡光片顺序通过两个光电门.计时器分别计下挡光片通过两个光电门的时间.调节处于三角形顶点位置的调平螺钉.使计时器计下的两次计时值基本相等.使滑行器从另一端向相反方向运动.计时器的两次计时值也基本相等.即可认为轨面已调平. (4)滑块质心的调整气垫导轨的气垫对滑行器有一定的“浮力 .这一力的方向向上并且过滑行器的几何中心.一般情况下滑行器的质心也在其几何中心. 所以.在轨面水平的条件下.滑行器应能浮在轨面上不沿轨面左右移动.但在使用气轨做实验时要在滑行器上安装挡光片等附件.如果不注意.就改变了质心位置.破坏滑行器所受重力与浮力的平衡.浮力中心会离开质心一段距离.浮力会产生以质心为轴的力矩.使滑行器在竖直平面内转动一个小的角度.形成了使滑行器沿轨面移动的分力. 这时即使轨面已经水平.滑行器仍不能浮在轨面上不动.这时请沿长度方向移动滑行器上所安附件的位置.使装上附件后滑行器的质心与没装附件时滑行器的质心尽量重合.装好附件的滑行器也应能浮在轨面上不动. 数字计时器: (1)构造数字计时器和光电门一起组成气垫导轨的计时装置.光电门的外形如图.它由发光器件(聚光灯泡或红外发光二极管)和光敏器件(光敏二极管或光敏三极管)组成.通常使光敏器件处于亮状态.在暗状态时向数字计时器进出脉冲讯号.触发数字计时器计时或停计. J0201-1型数字计时器如图. 计时器上的输入插口Ⅰ和Ⅱ分别与两个光电门相连接.计时开关扳向“1ms 挡时数码管显示计时值单位为毫秒.计时量程0-0.999秒,该开关扳向“10ms 挡时.量程为0-0.09秒.复位键又称清零键.用以清除上一次计数或计时的示数. (2)J0201-CC型数字计时器工作状态 ①“C --计数用当光片对任意一个光电门遮光一次.屏幕显示即累加一次. ②“S1 --遮光计时当采用计时S1时.任一光电门遮光时开始计时.遮光结束停止计时.屏幕依次显示出遮光次数和遮光时间.即图甲中挡光条通过光电门的时间.可连续作1-255次时间.但只存储前10个数据. ③“S2 --间隔时间当采用计时S2时.任一光电门第一次遮光时开始计时.第二次遮光时停止计时.屏幕依次显示出挡光间隔和挡光间隔的时间.即图乙中两个挡光条先后通过两个光电门之间的时间间隔或挡光片的两个边M.N通过一个光电门所用的时间.可连续作1-255次实验.只存储前10个数据. ④“T --测振子周期用弹簧振子或单摆振子配合一个光电门和一个挡光片做实验.“停止计时后.屏幕依次显示n个振动周期和1个n次振动时间的总和. ⑤“a --加速度配合气垫导轨.挡光框.两个光电门作运动体的加速度试验.运动体上的挡光框通过两个光电门之后自动进入循环显示--挡光框通过第一个光电门的时间,挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之间的间隔时间,挡光框通过第二个光电门的时间,挡光框通过第一个光电门的速度,挡光框通过第二个光电门的速度,挡光框通过第一个光电门至第二个光电门之间的运动加速度. ⑥“g --测重力加速度 ⑦“Col --完全弹性碰撞实验 ⑧“Sgl --时标输出 (3)保养 ①实验前应先调整发光器件和光敏器件的相对位置.如果二者没有对准.数字计时器在“S1 计时方式下数码管会不停地翻动.不能计时.使发光器件的光束对准光敏器件.计时器的数码管就不会再翻动.手动“复位后显示“0 .即可开始遮光计时. ②数字计时器应按电子仪器常规保养.维修时严禁带电焊接.焊接时要将电烙铁断掉电源.用余热焊接. 小型气源: (1)构造小型气源为气垫导轨提供一定流量和压强的空气. 它由过滤器.离心式风机.电动机.波纹管.滤清器.减震弹簧等组成.工作时.电动机带动离心式风机旋转.空气从气源的进气口进入过滤器.进入风机后被压缩成较高压强的气体.经过波纹管后进入滤清器.清除空气中的碳粉,(这些碳粉是电动机的碳刷产生的).然后从气源的出气口经过塑料蛇形软管进入气垫导轨的型腔中.减震弹簧能减少机械震动产生的噪声. 国内已能生产大流量.高风压.无碳粉的低噪声气源.由于仍然使用整流子电机.气源使用一段时间后.需要取出滤清器.更换其中的泡沫塑料. (2)保养 ①为保持进入气源的空气干净清洁.实验时不要将气源放在地上.为了不使气源的振动影响滑行器的运动.也不要把气源与气轨放在同一实验台上. ②气源连续使用一般不超过90分钟. ③气源要与导轨配套.高压重滑行器的气轨要用高压气源.低压轻滑行器的气轨用低压气源. ④使用以串激整流子电机为动力的气源.要定期更换碳刷. 教师操作:气垫导轨保持水平,数字计时器选择S2,用一只光电门,用不同的挡光片演示平均速度,当挡光片宽度越来越小时.平均速度趋近于瞬时速度. 【查看更多】

题目列表(包括答案和解析)

下列运动中平均速度与瞬时速度总相等且位移大小总等于路程的是（　　）

A．自由落体运动

B．竖直上抛运动

C．匀速直线运动

D．单向变速直线运动

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下列所描述的方向中，正确的是（　　）

A．速度变化的方向与加速度方向始终一致

B．速度变化方向为正，加速度方向为负

C．速度的方向可能先与加速度方向相反，后来变得相同

D．平均速度与瞬时速度就是同一个方向