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目录1

第一章　气垫导轨简介1

一、气垫导轨1

（一）气垫导轨的工作原理1

（二）气垫导轨的类型3

（三）气垫导轨的结构5

1．导轨5

2．滑行器7

3．实验附件8

二、小型气源11

三、计时器13

（一）数字计时器的基本工作原理13

（二）数字计时器的结构和功能15

2．控制单元22

3．计数、译码、显示单元26

（三）J0201-1型数字计时器29

1．标准时基脉冲信号发生器单元29

5．用CMOS集成电路构成的J0201-1型数字计时器31

4．电源单元31

（四）J0201型数字计时器35

（五）J0201-2型数字计时器36

第二章　气垫导轨的使用常识44

一、仪器的安装与调整44

（一）安装气垫导轨44

（二）安装、调整光电门45

（三）调整导轨47

2．动态调整法48

1．静态调整法48

（四）贮存式数字毫秒计的调整50

（五）火花计时仪的调整与安装50

二、获得匀速运动与变速运动的方法52

（一）获得匀速运动的方法52

（二）获得变速运动的方法54

1．恒力与匀加速运动54

2．恒力与匀减速运动56

3．变力与变加速运动58

（一）测定运动时间59

三、有关物理量的测定方法59

1．用数字计时器测定运动时间60

2．用贮存式数字毫秒计测定运动时间62

3．用火花计时仪测定运动时间63

（二）测量运动位移64

（三）测定运动速度65

1．平均速度65

2．即时速度66

（四）测定加速度73

1．用数字计时器计时的测量方法74

2．用火花计时仪计时的测量方法82

（五）测定振动周期87

1．用数字计时器“T“挡功能测定88

2．用数字计时器“S2”挡功能测定89

3．改进光电门电路，用数字计时器“S2”挡功能测定90

四、使用仪器的注意事项92

一、研究匀速直线运动的规律93

（一）用数字计时器计时的实验方法93

第三章 气垫导轨在中学物理实验中的应用93

（二）用贮存式数字毫秒计计时的实验方法100

（三）用火花计时仪计时的实验方法101

二、研究匀变速直线运动的规律104

（一）匀加速直线运动的规律104

1．用数字计时器计时，砝码牵引滑行器做匀加速运动105

2．用数字计时器计时，滑行器在倾斜导轨上匀加速地下滑111

3．用火花计时仪计时，滑行器在倾斜导轨上匀加速地下滑113

1．用数字计时器计时，砝码牵引滑行器沿倾斜导轨匀减速地向上爬行117

（二）匀减速直线运动的规律117

2．用火花计时仪计时，滑行器沿倾斜导轨匀减速地向上爬行119

（三）初速度为零的匀加速直线运动的规律121

三、研究变加速运动的规律127

（一）多级砝码牵引滑行器做变加速运动127

（二）链条牵引滑行器做变加速运动129

四、判别物体运动性质的实验方法133

（一）根据v-t图象判别133

（二）根据速度与位移的关系判别134

（三）根据火花点的位置判别134

1．在水平导轨上验证138

五、验证牛顿第二定律138

（一）验证a∞F及a∞？138

2．在倾斜导轨上验证147

（二）测出m、F、a，代入公式验证151

六、验证动能定理152

（一）外力对物体做的正功等于物体增加的动能152

（二）外力对物体做的负功等于物体减少的动能156

（三）合外力对物体做功时物体动能的变化158

（一）滑行器在倾斜导轨上自由下滑时机械能守恒160

七、验证机械能守恒定律160

（二）滑行器在砝码牵引下沿水平导轨运动时机械能守恒161

（三）滑行器在砝码牵引下沿倾斜导轨运动时机械能守恒164

八、验证动量定理166

（一）在水平导轨上验证动量定理166

（二）在倾斜导轨上验证动量定理168

九、验证动量守恒定律168

（一）原来静止的物体相互作用169

（二）碰撞170

1．完全非弹性碰撞171

2．弹性碰撞180

3．非弹性碰撞190

4．用火花计时仪研究碰撞191

十、测定重力加速度194

十一、研究简谐振动的规律195

（一）弹簧振子的振动周期195

（二）简谐振动的速度、加速度与位移的关系201

（三）简谐振动的位移-时间图象209

（四）受迫振动211

（五）绕制弹簧及测定倔强系数的方法213

第四章 实验误差216

一、质量的测量误差216

二、长度的测量误差218

（一）挡光宽度l的测量误差218

（二）垫块高度H的测量误差218

（三）位移s的测量误差219

（四）导轨两端支承脚间的距离L的测量误差219

（二）“±1个计数误差”220

（一）时基频率误差引起的误差220

三、时间的测量误差220

（三）计时功能对时间测量的影响221

四、时间测量误差引起的速度与加速度误差224

五、导轨未调平产生的误差226

（一）引起的速度误差226

（二）引起的加速度误差227

六、导轨不平直产生的系统误差229

七、粘滞摩擦阻力产生的系统误差230

八、滑轮转动惯量产生的系统误差232

九、用挡光框测量加速度产生的系统误差234

（一）用a=(v？-v？)/2s计算产生的误差234

（二）用贮存式数字毫秒计计时，用a=(v2-v1)/t计算产生的误差239

（三）用数字计时器计时，用a＝(v2-v1)/t计算产生的误差241

（四）用a＝2s1(？-1)2/t2计算加速度，没有系统误差243

第五章 气垫实验装置的检验与维修248

一、气垫导轨的检验与维修248

（一）测量、修正挡光宽度l248

（二）测量导轨两端支承脚间的距离L249

（三）复核导轨标尺刻度250

（四）测定两只光电门之间的距离，调整光电门在龙门架上的位置251

（五）测量滑行器浮起的高度254

（六）检测导轨的直线度256

（七）检测气轨的使用性能261

二、小型气源的检测与维修264

（一）检测时基频率265

（二）检验计时功能265

三、数字计时器的检测与维修265

（三）其他性能的检验266

（四）数字计时器常见故障检修方法267

附录一、弹簧弹射器269

附录二、火花计时仪271

附录三、贮存式数字毫秒计275

附录四、四路数字计时器289

附录五、用AppleⅡ作计时器295

附录六、本书所用PMOS集成电路引线图329

附录七、本书所用CMOS集成电路引线图331