一、实验名称：实验2 气 垫 导 轨 实 验 二、教学目的：

1、熟悉气垫导轨装置和数字毫秒计的使用。 2、了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点。 3、验证动量守恒定律。

三、教学重点、难点、注意事项：

1、教学重点：熟悉气垫导轨装置和数字毫秒计的使用。 2、难点：气垫导轨水平调节和减小气流的阻力。

3、注意事项：（1）滑块的下表面与导轨的上表面经过精密加工，严格吻合，滑块不能摔、嗑、以免损坏表面。 （2）在气源没有通气的情况下，禁止把滑块放在导轨上。 （3）两光电门尽量靠近，四、教学方法、手段： 1、采用多媒体仿真教学。 2、网上预习。

3、利用全天实验室开放，熟悉实验仪器。

五、教学内容：实验原理、提问的问题、实验仪器、实验内容、数据处理、分析讨论： 1、 实验原理：力学实验最困难的问题就是摩擦力对测量的影响。气垫

导轨就是为消除摩擦而设计的力学实验的装置，它使物体在气垫上运动，避免物体与导轨表面的直接接触，从而消除运动物体与导轨表面的摩擦，让物体只受到几乎可以忽略的摩擦阻力。利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律、动量守恒定律、研究简谐振动等。

当系统所受合外力为零时，则系统总动量守恒，这就是动量守恒定律。为了满足定律成立的条件，可以让滑块在气垫导轨上滑动，如果两滑块作对心碰撞，忽略气流阻力的影响，由两滑块组成的系统只受到相互碰撞的内力，而所受合外力为零。

（1）、完全弹性碰撞：在两滑块相碰端装上缓冲弹簧，碰撞后弹簧发生形变然后迅速恢复原状，机械能损失近似为零。这样的碰撞动量守恒，动能也近似守恒，即有：

（2-1）

尽量靠近2号光电门。

（2-2）

式（2-1）、（2-2）中

、为两滑块的初速，

、为末速。为了使问题简化，设：

式（2-1）、（2-2）变为如下形式：

（2-3）

（2-4）

由式（2-3）、（2-4）解得

，

（2）、完全非弹性碰撞：在两滑块相碰端装上尼龙搭扣，两滑块相碰后粘在一起以相同的速度运动，碰撞后动量守恒，动能不守恒，即有：

（2-5）

同样地，设

，

则式（2-5）变为如下形式：

（2-6）

由式（2-6）解得： 在实验中测出

、

、

、

、

即可研究各种碰撞的规律。

2、提问的问题：

（1）本实验的注意事项有哪些？ （2）导轨调到什么状态下才算基本水平？ （3）为了减小气流的阻力，应采取什么措施？ 3、实验仪器：

气垫导轨实验装置（滑块两端分别装上弹簧和尼龙搭扣），游标卡尺，气源。 4、实验内容：

（1）、气垫导轨和光电测量系统的调节和使用。

1）清洁导轨和滑块表面，通入压缩空气，把滑块放在导轨上，光电门位于导轨中部两端。

2）接通数字毫秒计，打开电源，检查数字毫秒计的各个按钮的功能是否正常，数字毫秒计是否正常计时。 3）调节气垫导轨水平：调节导轨单脚螺钉，使滑块基本静止，让滑块以适当的初速在导轨上从一端滑到另一端，经过两个光电门，仔细调节单脚螺钉，使滑块通过两光电门的时间平。 （注：只能单方向调节导轨水平）。 （2）、验证完全弹性碰撞：

、相差在以内，则导轨基本水

1）用游标卡尺测量两滑块（如图1所示）上的，，质量、由实验室给出。

2）让滑块2静止在两光电门之间，并靠近2号光电门，滑块1放在靠近1号光电门的导轨一端，两滑块弹簧相向对着，滑块1以适当的初速向滑块2运动，分别计下滑块1通过1号光电门的时间门的时

，重复4次。

，滑块2通过2号光电

5、数据处理： m=261.91g ;水平调节：

第1光电门 第2光电门 时间差 (1) 完全弹性碰撞： 时间ms 1 5.926 5.646 动量 442.0 463.9 Ep Ee 5% 10% 2 5.176 4.894 506.0 535.2 5.8% 12% 3 6.118 5.809 428.1 450.9 5.3% 11% 4 5.138 4.887 509.8 535.9 5.1% 10% 5 7.292 6.943 359.2 377.2 5% 10% 6 5.695 5.405 459.9 484.6 5.4% 11% 5.673ms 5.405ms 0.26ms 5.888ms 5.875ms 0.03ms 8.610ms 8.309ms 0.3ms =5.05mm ;

=15.05mm ;

=

-

=10.00mm

(2) 完全非弹性碰撞： 时间ms 1 6.170 12.121 动量 424.5 432.2 Ep Ee 2% 48% 2 5.984 11.421 437.7 458.6 5% 45% 3 5.410 10.477 484.1 499.9 3% 47% 4 4.878 9.465 536.9 553.4 3% 47% 5 6.944 13.395 377.2 391.1 4% 46% 6 6、分析讨论：

（1）本实验的注意事项有：（1）滑块的下表面与导轨的上表面经过精密加工，严格吻合，滑块不能摔、嗑、以