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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l 248
（二）测量导轨两端支承脚间的距离L 249
（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