① 設計性物理實驗
http://218.246.181.147/cf46z/cgzs/grzy/students/cll/%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E5%A4%A9%E7%A9%BA_%E6%9D%8E%E6%B2%BB%E6%96%B9/acadamic/wy/sywy/sikao10.htm 復制到瀏覽器地址
1. 按圖3�10�4聯好電路做實驗時，有時不管如何調動a頭和b頭，檢流計G的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些?
答：總指零的原因：測量迴路斷路。總不指零的原因：（1）E和Ex極性不對頂；（2）工作迴路斷路；（3）RAB上的全部電壓降小於ES，Ex二者中小的一個。
2. 用電位差計可以測定電池的內阻，其電路如圖3�10�6所示，假定工作電池E＞Ex，測試過程中Rc調好後不再變動，Rx是個准確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L1、L2分別為Kx斷開和接通時電位差計處於補償狀態時電阻絲的長度。試證明電池Ex的內阻r=[(L1-L2)/L2]Rx(Rx為已知)。
答：證明：設A為R上單位長度的電位差，Vx為K2的端電壓，
則有： Ex=AL1----(1)
Vx=AL2----(2)
而Vx=Ex-ir=Ex-{Ex/(r+Rx) }r=Rx/(r+Rx)Ex
代入（2）式得:
{Rx/(r+Rx)}Ex=AL2----(3)
(1)除（3）得：
r={(L1-L2)/L2}Rx
3. 用箱式電位差計可以測定電阻或校準電流表。如圖3�10�7(1)中，待校準電流表A和待測定的電阻Rx。R0是可調的准確度很高的電阻箱，其值可直接讀出。(2)是UJ37箱式電位差計。怎樣才能把Rx測算出來?A表如何校正?�
答：(1)測量電阻Rx
①調整可變精密電阻箱R0（作標准電阻用）的阻值，使電流表有適當偏轉，如可能，使R0與Rx相接近。
②將3點接Ex(+)，2點接Ex(-)，測出Vx(Rx兩端的電位差)。
③將4點接Ex(+)，3點接Ex(-)，保持電流不變，測出V0(R0兩端的電位差)。
④因Rx和R0通過的電流相同，故：Rx=(Vx/V0)R0
(2)標准電流表
①將4點接Ex（+），3點接Ex(-),調整R0,使電流表A指示第一個校準點。測出R0兩端的電位差V1,得第一校準點的電流I1(I1=V1/R0)。
②同法測出同一校準點的電流I2,I3,......。
③作出校準曲線。
4. 如圖3�10�4所示的電位差計，由A~B是11m長的電阻絲，若設a=0.1V/m)，11m長的電壓降是1.1V，用它測僅幾毫伏的溫差電動勢，誤差太大。為了減少誤差，採用圖3�10�8所示電路。圖3�10�8是將11m長的電阻絲AB上串接了兩個較大的電阻R1和R2。若A B的總電阻已知為r,則R1、R2、r上的總電壓為1.1V，並設計AB(11m)電阻絲上的a=0.1mV/m，試問R1+R2的電阻值應取多少?若標准電池E0 的電動勢為1.0186 V，則R1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻r表示)?
答：（1）當電位差計單位長度電阻線的電位差為V0時，電阻線AB上的電位差VAB=11V0。單位電位差為V0'時，AB上的電位差VAB′=11V0′。這時的工作電流I′=VAB′/r。 而 VAB=I′（R1+R2）+VAB′，
得 R1+R2=（VAB-VAB′）/I′=[（VAB/VAB′）-1]r=[（V0/V0′）-1]r=999r
（2）若R2I′=E0 則R1為最小
有R1I′+E0+I′r=1.1
R1min=（1.1-E0-I′r）/I=73r
若R2I′+Ir′=E0 則R1為最大
有R1I′+E0=1.1
R1max=（1.1-E0）/I′=74r
設計性實驗 7 用電位差計校準電流表
一、實驗目的
1、理解電位差計的工作原理，掌握電位差計的使用方法；
2、用UJ36型電位差計校準微安表。
二、設計要求
1、設計用電位差計校準微安表的電路，畫出電路圖。
2、在下述儀器中，選取合適的器具，並選用合適的參數，利用UJ36型電位差計對一塊100μA、1.5級的微安表進行校準：
①DZX2l型電阻箱 ②滑線變阻器 ③穩壓電源 ④安培表 ⑤伏特表 ⑥開關 ⑦導線
3、用所選的儀器，校準微安表，並作出校正曲線。
三、思考題
1、電位差計是用來測量電動勢或電壓的，如何用它來測量通過電流表的電流？
2、在校準電流表時，要使通過電流表的電流在電表的整個量程內按要求變動，如何才能達到這個目的？
3、如何作電流表的校正曲線？校正值 如何計算？如何由電表的指示值，根據校正曲線得到相應的正確電流值？
4、能否設計一個電路，用電位差計校準一塊量程為3V的電壓表？
最大的科學儀器
最大的科學儀器為安置在瑞士日內瓦西爾恩的大正電子（LEP）存儲環，其周長為27公里。
該環本身的直徑為3.8米。重量超過6萬噸的科學儀器被安置在管道及8個工作區內。
最新的最重的元素
1991年1月，美國加利福尼亞州勞倫斯利物莫爾國家實驗室和俄羅斯杜布納核研究聯合學院
的科學家，宣稱發現了也許是世界上最新的最重的元素棗元素114。該元素包含114質子，據稱
比其他超重原子更為穩定。該元素產生於鈣同位素對富含中子的鈈同們素的轟擊。
最強的酸性溶液
強酸鹼溶液的Ph值分別趨向於0和14，但如果將該值作為標准來形容「強酸」是遠遠不夠的
。強酸之中最強者是5價氟化銻溶解量為80%的氫氟酸。該種酸性溶液的酸性尚未測定，但即使
稍弱的溶解量為50%的溶液酸度也比濃硫酸溶液強1018倍。
最致命的人工合成化學製品
在75種已知的二惡英中，最具致命性的是2、3、7、8-四氯二苯並P-二惡英，它比氰化物的
毒性強15000倍。
最具磁性的物質
釹鐵硼化物Nd2Fe14B最大的能量產出為280千焦/立方米（所謂能量產出是在某一特定操作
點，一塊磁鐵能夠提供的最大能量）。
最強有力的神經性毒氣
1952年，英國位於威爾特郡波唐的化學防禦實驗基地開發出一種超強性毒氣。該物質的毒
性為第一次世界大戰中所使用的光氣毒氣的300倍。該物質空中密度達10毫克/立方米即可致命
，口服致命的最小量為0.3毫克。
最苦的物質
品味起來最苦的物質的基本構成為陽正離子，經商業開發被製造成為苯甲酸鹽和糖化物。
其檢味標准可低至1/5億。1/1億的稀釋溶液尚可留下長久的苦味。
最甜的物質
有一種植物假種皮的提取物（所謂提取物是某些植物種子上的附屬物）的甜度，相當於蔗
糖甜度的6150倍。這種植物發現於西非部分地區。
密度最大的元素
地球上密度最大物質為金屬鋨，其值為22.8克/立方厘米。據計算，黑洞核心的單一組成物
的密度為無限大。
密度最小的物質
固體物質中密度最低的是硅氧氣凝膠。硅黏合在一起後組成極小的球體，與氧原子結合成
長長的幾串，串與串之間為氣囊所分隔。氣凝膠中最輕者密度僅為0.005克/立方米，產生於美
國加利福尼亞州勞倫斯利物莫爾國家實驗室。該物質將主要被應用於空間中收集微流星體及彗
尾中的殘余碎屑。
最高的溫度
人類所能產生的最高溫度是5.1億攝氏度棗約比太陽的中心熱30倍，該溫度是美國新澤西州
普林斯頓等離子物理實驗室中的托卡馬克核聚變反應堆利用氘和氚的等離子混合體於1994年5月
27日創造出來的。
最高的超導溫度
1993年4月，在瑞士蘇黎世的實驗室，水銀、鋇、鈣和銅氧化物的混合物HgBa2Ca23Cu3O1+
X和HgBa2CaCu2O6+X產生了巨大超導性，伴隨的最大轉移溫度為-140.7°C。比其更高的溫度皆
未經證實。
最富吸收性的物質
美國農業研究和服務部於1974年8月18日宣布：一種超級吸收物與鐵一起處理後在水中可吸
收自身重130倍的重量。該物質中澱粉提取物佔50%，丙烯氨化物和丙烯酸各佔25%。該物質長時
間保持均衡溫度的能力合其成為重復性使用冰袋的理想原料，這一點在美國密歇根州底特律市
的一次比賽中可以得到證實：該物質為一個14歲的的棒球降低體溫。
最熱的火焰
鹼性氮化碳能夠產生最熱的火焰，在1個大氣壓下，該物質能夠產生溫度高達4988°C的火
焰。
最低的溫度
絕對零溫度-即絕對溫標上的零開-相當於-273.15°C，當達到這一溫度時所有的原子的分
子熱量運動都將停止。所達到的最低溫度為280微微開，該溫度是1993年2月於芬蘭赫爾辛基大
學的低溫實驗室利用核去磁裝置產生並宣布的。
最難以捉摸的蛋白質
美國馬薩諸塞州波士頓的哈佛大學醫學院的生物化學家於1990年在有關蛋白質的行為牲取
得了重大發現。長久以來人們一直相信由氨基酸組成的蛋白質群體，只能由另外被稱為角媒的
蛋白質分解並重新組合。哈佛大學的科學家們對一種稱為因蛋白的極微小的蛋白質進行監控，
將其從較長的蛋白質鏈上分割下來然後再將該鏈條的兩端切口重新連接，消除任何該蛋白質曾
在鏈條中存在的跡象。人們預期該蛋白質獨特的性質在對抗諸如結核、麻風等疾病的斗爭中能
助我們一臂之力。
最大的星系
距地球大約10.7億光年的阿貝爾2029星系群的中心星系，其直徑為5.60萬光年--相當於銀
河系直徑的80倍。
最亮的星系
最亮的星系為AMP08279+5255，一個遙遠的星系，其紅移（測量光波長的單位）為3.87，亮
度為太陽亮度的5×1015倍。
最遙遠的物體
已知的最遙遠的物體為一紅移為6.68的無名星系，是肖文臣、肯尼斯、蘭澤塔、塞巴斯蒂
安·帕斯卡瑞拉（皆為美國人）於1998年發現的。我們所看到的是該星系年齡只有目前年齡10
%時的宇宙景象-這是至今我們所得到的史前最遙遠的景象。
最大的星
M類的超大星獵戶座的直徑為9.8億公里，比太陽大700倍。
最大的衛星
太陽系中行星的最大衛星是位於木星軌道上的木衛三，其直徑為5268公里，質量為1.4828
0噸，為月球質量的2..017倍。
最隱蔽的星
1999年2月，美國馬里蘭大學的羅賓卓·莫海卜博士宣布在銀河系邊緣發現巨大光環式星體
群，被稱為MACHOS。盡管我們看不到此星，但是由於其重力對於其他背景星光線的折射而為我
們所覺察，該星群可能有繞其旋轉的反射衛星，有生命體存在。該生命體能夠看到自身的反射
星系而對我們的星系卻一無所見，正如我們對他們的一無所見一樣。
數量最少的物質
1997年，一種叫做西博格（Sg-106元素）的化學物質被製造出來，其數量只有7個原子。之
所以這樣命名，是為了紀念已故諾貝爾物理獎的獲得者、鈈的發現者——格林·西博格博士。
最小的產品
掃描隧穿顯微鏡探針的終端為單一的一個原子組成世界上最小的人造金字塔的最後三層：7個
原子、3個原子和1個原子。1990年1月，美國加利福尼亞州聖何塞IBM阿莫登研究中心的科學家
宣稱：他們利用掃描隧穿顯微鏡移動並重新排列氙和鎳表面的單個原子以便出其公司的開頭字
母：IBM。其他實驗室馬曾對其他元素的單個原子採取過此類技術。
最隔熱的物質
1993年4月，莫里斯·渥德研製出一種復合物質並宣布其存在。該物質被稱為NFAAR，能短
期隔離子溫度（1萬度）。
最強的光源
在持續發光的光源中，最強的是加拿大不列顛哥倫比亞省溫哥華渥泰科工業有限公司於198
4年3月完成的313千瓦、120萬燭光的高壓氬弧燈。
最強的電流
美國橡樹嶺國家實驗室的科學家於1996年4月得到迄今為止最強的電流。他們在一根超導電
線上傳導了200萬安培的電流。家用導線能夠承載的最大電流為1000安培。
最大的太陽站
就發電能力而言，世界上最大的太陽能發電設施是位於美國加利福尼亞洲莫哈維沙漠，由
加州大學操作服務部動作的哈伯湖太陽能站。該太陽能發電站的發電能力為160兆瓦。該電站覆
蓋地區面積為518公頃。
最大直流電發動機
總發電能力為51300千瓦的最大直流發電機是三菱電氣公司為核聚變提供能量而設計的。這
座長度為16.5米、重量為353噸的發電機於1995年5月被安裝在日本原子能研究所內。
最快的離心機
1975年，英國伯明翰大學將一根長度為15.2厘米的錐形碳纖維棒在真空狀態下旋轉，創造
了7250公里/小時的人工旋轉最高速度。1923年，瑞士化學家西奧多·斯渥德博格發明了超離心
機去分離有機物的混合體。為了使其速度更快，科學家在真空狀態下安裝一個磁場以幫助旋轉
器減少摩擦阻力。
最精密的天平
德國生產的4108型超微天平能測量的物體最輕達0.5微克，其精確度可達0.01微克，或者是
1×10-8克，這相當於本頁紙中一個句號所用墨水重量的1/60。
最精微的切割工具
根據1983年6月的報道，美國加利福尼亞州勞倫斯利物莫爾國家實驗室的大型光學鑽石切割
機能夠將一根頭發縱向切割3000次。
最快的信號
1996年，德國科隆大學的一組科學家宣稱他們完成了愛因斯坦狹義相對論，他們以超光環
的速度發出了一個信號。該信號是莫扎特第四十交響曲的一部分，用以證實先前實驗的發現。
在該實驗中，微波被分成兩部分，用以證實先前實驗的發現。在該實驗中，微波被分成兩部分
一部分透過特殊的過濾裝置傳導，而另一部分則通過空氣傳導。這兩部分本來都應以光速運行
但通過過渡裝置的信號的速度卻比通過空氣的信號快4.7倍。
持續時間最長的日蝕
日蝕（月亮界於太陽和地球之間）持續的最長時間為7分31秒。1955年發生在費城西部持續
時間為7分8秒的日蝕是近年最長的一次。據預測，2186年大西洋中部地區將發生一次持續時間
為7分29秒的日蝕。1995年，泰國曼谷的一次日蝕中，一們母親和孩子被攝入照片，這次日蝕在
該國某些地區為日全蝕。月蝕（月亮運行進入地球的陰影）持續的最長時間為1小時47分。200
0年7月16日，在北美的西海岸人們將看到這種景象。
最長的科學索引
完成於1992年12月的第12版《化學摘要》總索引，共計215880頁，分為115卷，共有詞條3
5137626條，重達246.7公斤。該書為化學領域的共計3052700篇已發表的文章提供索引參考。
最完整的多細胞動物基因組順序
第一種整個基因獲得排序的多細胞動物是一種體長為1毫米，居住在土壤當中的蚯蚓。雖然
成蟲的整個身體僅包括959個細胞（人類的細胞數以億萬計），但該蟲包含1億遺傳鹼，共組成
1.8萬個基因，50%以上的已知人類細胞與該蟲所擁有的形式相似。描繪該蟲的基因組是西德尼
布萊那博士的腦力勞動成果，他在60年代於英國分子生物醫學研究委員會實驗室開始了該項目
的研究並於1990年進行精確排序。
最早使生物在空中漂浮的機器
1997年，荷蘭阿姆斯特丹奈梅亨大學的安德魯凱姆博士和他的同事利用一塊超導磁石使一
只活著的青蛙漂浮在半空中。他們還利用魚類和蟋蟀做了類似的實驗。
最早的遠距離傳送
由奧地利因斯伯拉克大學的安東·賽林格教授領導的研究者們已將一個光子進行了遠距離
傳送。在二者沒有任何關系和聯系的情況下，該光子的物理屬性即刻被傳遞給另一個光子，該
實驗需要3個光子、一個原光子和兩個纏繞在一起的光子參與，這兩個光子的物理屬性（或者是
自旋）是互補的。當原光子和其他一個光子的旋轉被測量時，另外一個光子則取代第一個光子
進行旋轉。19世紀60年代的流行科學幻想電視連續劇《星球旅行》最先激發了人們對於遠距離
傳送的普遍興趣。
參考資料：《科技之光》
② 大學物理實驗里的設計性實驗怎麼做
2研究型實驗及其開設要求2.1研究型實驗的基本內涵通常「研究型」物理實驗是在綜合性、設計性物理實驗的基礎上由學生自己選題、查閱文獻、設計實驗方案，在教師指導下完成實驗。「研究型」實驗通常是要求學生帶著問題測取數據，摸索實驗規律，然後帶著問題查找資料、探尋答案，並試著對所觀察到的現象進行理論分析，並做出合理的解釋。這類實驗的開設目的是全方位地鍛煉學生實驗研究的能力，充分調動學生的主動性和積極性，激發他們從事物理學研究的興趣和熱情，為以後從事科研工作打下良好的基礎。2.2研究型實驗的選題研究型實驗要精心選題、科學設計。實驗內容要新穎、有趣味性，物理現象比較明顯和具有可研究性。同時還要考慮實驗室條件和學生的水平與能力，能讓學生在比較熟悉的理論基礎上作初步的分析與發展。既要與已知的現象、理論和方法有聯系又要有一定的深度和廣度。作為基礎物理實驗，研究型實驗內容不能過於復雜，要求不宜過高，要能通過分析、討論和查閱資料等方式讓學生可以比較容易地設計和實施實驗方案。2.3如何開展研究型實驗的教學與傳統物理實驗不同，研究型實驗可以較充分地發揮學生的主觀能動性去探索未知的領域。因此，開設此類實驗項目的最好方式是利用實驗室開放的形式，由學生自主選擇和掌握實驗時間。研究型實驗項目可以有教師指定和學生自擬等形式，但無論那種形式，對實驗指導教師都提出了更高的要求。指導教師要對學生所選的研究型實驗項目在實施過程中可能出現的各種問題有充分的估計和認識，能夠引導、啟發和激勵學生完成實驗，並掌握能作進一步深入研究的空間。研究型實驗更注重實驗結果的分析、討論和總結。因此，學生完成研究型實驗後要求寫出的實驗報告可以不同於普通實驗的報告，可以寫成研究總結報告形式或研究論文形式，甚至可以採用學術報告的形式口頭報告研究結果。3利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗項目的設計邁克耳遜干涉儀是一種典型的利用分振幅方法實現干涉的光學儀器，作為近代精密測量光學儀器之一，被廣泛用於科學研究和檢測技術等領域[4]。利用邁克耳遜干涉儀，能以極高的精度測量長度的微小變化及其與此相關的物理量。如果與CCD攝像、圖象處理等現代監測技術結合，可以實時觀測和分析各種干涉現象的變化，達到干涉檢測和自動控制的目的[5,6]。因此，利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗設計具有變化多、內容豐富、研究性突出等特點。這里我們以「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」為題，作為一個研究型實驗的案例，簡述其實驗設計與實施過程。3.1設計原理與實驗裝置實驗時，可以向學生提供：邁克耳遜干涉儀、He-Ne激光器、帶氣壓表的「氣室」、CCD圖象採集系統等實驗器材，要求設計一個實驗方案並測定空氣等氣體的折射率。這里簡述實驗基本原理：在傳統的邁克耳遜干涉儀的一個測量光路上放置一個可充氣的「氣室」，干涉圖的觀測採用CCD和計算機進行圖象採集與處理。如圖1為利用邁克耳遜干涉儀測定氣體折射率的實驗光路圖。圖1實驗光路圖圖中P為「氣室」，它是由腔體、壓力表和皮囊等組成。通過皮囊可以給氣室中的氣體增加壓力，也可以通過皮囊的減壓閥放氣給氣室減壓，腔內氣壓可以通過壓力表讀出。圖中接收屏W處放置一CCD攝像頭，干涉圖像可以通過計算機進行顯示和處理。當激光束通過圖1中M1前面的氣室時，干涉圖樣隨氣室里氣體氣壓的變化而變化：當氣壓增加時，干涉圓環從中心湧出；反之，干涉圓環向中心陷入。通過研究氣體壓強變化與條紋移動的關系可以得到氣體折射率。在恆定溫度下，氣體折射率n與氣壓成正比：(1)式中p為氣體壓強，k為比例系數。在絕對真空下，則。對於常壓條件下，則，當氣室內壓強改變時，由於折射率的變化引起光程差改變（），可以觀測到條紋的移動個數N。各參數之間的關系為(2)式中L為氣室的有效長度，由上述各式可以推得常壓()下空氣折射率為(3)3.2實驗結果與分析利用圖1的光路經仔細調節可以獲得等傾干涉圖象，圖2是經CCD和計算機系統採集到的干涉圖象。當改變氣室內的壓強時可以看到干涉圓環從中心湧出或向中心陷入。實驗中先向氣室充氣加壓，然後緩慢放氣並觀測干涉圓環向中心陷入的條紋數。實驗中用He-Ne激光作為光源（=632.8nm），所用氣室的有效長度L=75mm，如果常壓取標准大氣壓強760mmHg，則(3)式可以寫成：(4)表1給出了氣室內壓強增加值與條紋移動數N和計算得到的折射率之間的關系。圖2CCD和計算機系統採集到的干涉圖象表1：氣室內壓強增加值、條紋移動數N和計算得到的折射率值/mmHg230210190170150130110N/個20.819.016.615.013.511.89.81.00029031.0029041.00028051.00028321.00028891.00029141.0002860對測量數據求平均值並計算不確定度，得到數據處理的方法還可以用作圖軟體，作出～N的關系曲線，通過求斜率計算得到折射率。空氣折射率的標准值是1.0002926（對nm）[7]，測量誤差主要來自條紋移動非整數部分的估讀和氣壓表讀數誤差。另外，對氣室的有效長度L和實驗室的常壓的測量也對實驗結果引入誤差。3.3實驗內容和難度的拓展作為研究型實驗，邁克耳遜干涉儀可以提供豐富的設計思想。例如，採用上述方法將氣室與一充滿不同氣體的氣囊（如氧氣袋）相連，可以用於測量各種氣體的折射率；如果對CCD採集圖象進行計算機處理和編程可以實現條紋移動的自動記數；利用這一實驗系統可以仔細觀測、分析定域和非定域干涉現象[8]；如果採用面光源或擴束的平行光作為光源，在圖1光路中氣室P換成一個平板玻璃（或有機玻璃片、透明塑料片等），則可以檢測玻璃表面平整度或介質內部的不均勻性；如果對有機玻璃片或透明塑料片等施加一定的應力，用上述方法可以分析透明介質的應力分布。等等這些內容經過精心設計均可作為研究型實驗開設。值得一提的是根據綜合性、設計性實驗的不同要求，將上述研究型實驗進行適當的教學設計，完全可以開設成綜合性或設計性實驗。
③ 設計性物理實驗氣墊導軌測重力加速度
【試驗目的】：
1．研究測重力加速度的方法；
2．測量本地區的重力加速度。
【實驗原理】：
當氣軌水平放置時，自由漂浮的滑塊所受的合外力為零，因此，滑塊在氣軌上可以靜止，或以一定的速度作勻速直線運動。在滑塊上裝一與滑塊運動方向嚴格平行、寬度為 的擋光板，當滑塊經過設在某位置上的光電門時，擋光板將遮住照在光敏管上的光束，因為擋光板寬度一定，遮光時間的長短與滑塊通過光電門的速度成反比，測出擋光板的寬度 和遮光時間 ，則滑塊通過光電門的平均速度為：
若 很小，則在 范圍內滑塊的速度變化也很小，故可以把平均速度看成是滑塊經過光電門的瞬時速度。 越小，則平均速度越准確地反映該位置上滑塊的瞬時速度，顯然，如果滑塊作勻速直線運動，則滑塊通過設在氣軌任何位置的光電門時瞬時速度都相等，毫秒計上顯示的時間相同，在此情形下，滑塊速度的測量值與 的大小無關。
若滑塊在水平方向受一恆力作用，滑塊將作勻加速直線運動，分別測出滑塊通過相距S的2個光電門的始末速度 和 ，則滑塊的加速度：
g=asina.
【待測物理量】：
V〈物體運動速度〉、a〈物體運動加速度〉、g〈本地區的加速度〉、 、 、 〈物體在兩光電門之間的運動時間〉．
【實驗儀器及其使用介紹】：
氣墊導軌、數字毫秒計、滑塊、游標卡尺、墊塊。
一、氣墊導軌
氣墊導軌是一種現代化的力學實驗儀器。實物如右圖所示：
它利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內腔。空氣再由導軌表面上的小孔中噴出，在導軌表面與滑行器內表面之間形成很薄的氣墊層。滑行器就浮在氣墊層上，與軌面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動，極大地 減小了以往在力學實驗中由於摩擦力引起的誤差。使實驗結果接近理論值。配用數字計時器或高壓電火花計時器記錄滑行器在氣軌上運動的時間，可以對多種力學物理量進行測定，對力學定律進行驗證。
1、導軌
導軌是用三角形鋁合金材料製成。可以調整其平直度，常把它用螺絲固定在工字鋼上，導軌長1.50~2.20 m，兩側面非常平整，並且均勻分布著許多很小的氣孔。導軌一端封閉，上面裝有定滑輪，另一端有進氣嘴，通過皮管與氣源相連。當壓縮空氣進入導軌後，從小氣孔噴出，在導軌和滑塊之間形成空氣層，導軌和滑塊兩端都裝有緩沖彈簧，使滑塊可以往返運動。工字鋼底部裝有3個底腳螺絲，用來調節導軌水平，或將墊塊放在導軌底腳螺絲下，以得到不同的斜度。
2、滑塊
圖2-13 滑塊裝置
滑塊是在導軌上運動的物體，一般用角鋁製成，內表面經過細磨，能與導軌的兩側面很好的吻合。當導軌中的壓縮空氣由小孔噴出時，垂直噴射到滑塊表面，它們之間形成空氣薄層，使滑塊浮在導軌上（圖2-13）。根據實驗要求，滑塊上可以安裝擋光板、重物或砝碼。滑塊兩端除可裝緩沖彈簧外，也可裝尼龍搭扣及輕彈簧。
3、光電轉換裝置
圖2-14 光電轉換裝置
光電轉換裝置又稱光電門，由聚光燈泡和光敏管組成（圖2-14）。聚光燈泡的電源由數字毫秒計供給， 圖2-14光電轉換裝置只要接通毫秒計電源開關，聚光燈泡即可點亮，發出的光束正好照在光敏管上，光敏管與數字毫秒計的控制電路連接。當光照被罩住時，光敏管電阻發生變化，從而產生一個電信號，觸發毫秒計開始計時；當光照恢復或光照又一次被遮住（視數字毫秒計的工作狀態而定），又產生一個電信號，使毫秒計停止計時。毫秒計顯示出一次遮光或兩次遮光之間的時間間隔。
4、注意事項
氣軌是一種高精度實驗裝置，導軌表面和滑塊內表面有較高的光潔度，且配合良好。因此，各組導軌和滑塊只能配套使用，不得與其他組調換，實驗中要嚴防敲碰、劃傷導軌和滑塊（特別是滑塊不能掉在地上）；不得在未通氣時就將滑塊在導軌上滑動，以免擦傷表面；使用完畢，先將滑塊取下再關氣源；導軌和滑塊表面有污物或灰塵時，可用棉紗沾酒精擦拭乾凈；導軌表面氣孔很小，易被堵塞，影響滑塊運動，通入壓縮空氣後要仔細檢查，發現氣孔堵塞，可用小於氣孔直徑的細鋼絲輕輕捅通；實驗完畢，應將軌面擦凈，用防塵罩蓋好。
二、數字毫秒計
數字毫秒計時器簡稱為數字毫秒計。
是一種能夠准確測量橫斷時間間隔的及時毫秒計，測量的最短時間間隔可達到百萬分之一秒（0.1ms）。實驗室通常配用的是JSJ_3A型的數字毫秒計，它採用cmos集成電路，利用石英晶體穩定的震盪特性產生10kz電脈沖，即每秒鍾內產生一萬個脈沖，兩個脈沖之間的間隔是一萬分之一秒。我們把相鄰脈沖的時間間隔稱之為時基。振盪經分頻後，除保留10kz脈沖外，還得到1kz電脈沖。由三者構成時基脈沖信號（即時基分別為0.1ms，1ms和10ms）。用這些脈沖在開始計數和停計數的時間間隔內推動計數器計數，即一個脈沖一個數。從停止到計這一段時間計數器的所記的數由顯示窗口顯示出來。由此得時間為數字窗顯示的數值乘以時基。實物如右上圖所示：
JSJ——3A數字毫秒計面板如右圖所示，
其各建名稱及其功能如下:
控制方式選擇開關：該開關上標有「機控」·「光控」。機控是指用機械接觸來控制開關的通與開，從而控制毫秒機的及時與停機；光控是指用光信號控制計時與停計。本實驗用光控及時方法，即測量須將選擇開關拔至光控一端。
計時方式選擇開關：開關上標有「A」和「B」。選擇開關置於A時，毫秒計的計時時間顯示的時光照被遮擋時開始計時，遮擋結束時計時停計。當選擇開關置於B時，毫秒級顯示的是光敏管被兩次遮擋的時間間隔，即邁著當任何一隻光敏管時，計時開始，當任何一隻光敏管被又一次遮擋時，及時停止。
清零方式選擇開關：為了便於讀出計時結果，根據測量的不同需要，毫秒計數字的時間可以長久保留，也可以短暫保留。當清零方式選擇開關置於「手動」位置時，數字窗中顯示的時間數字，只有在按動手動復位按鈕放可消除。否則會長時間保留下去，並會累加到毫秒計以後的時間數字上。當該選擇開關置於「手動」位置時，數字窗中顯示的時間數字經過一定時間間隔後會自動回零。
延時按鈕：當清零方式選擇開關置於「手動」位置時，數字窗中顯示的時間數字保留的時間長短由此按鈕控制。旋轉此鈕時，顯示時間的長短在0~3s間連續可調。
手動復位：當輕靈方式選擇開關置於0.1s，1ms，10ms三種，由測量需要而選擇適當檔位。時基補通，對應顯示數字所代表的時間長短不同，其儀器的最大誤差也不同。例如，數字窗中顯示數為2677，對於時基為0.1ms，時間為2677×0.1ms=267.7ms，為0.1ms;而對於時基為1ms，則時間為2667×1ms=2667ms，為1ms。
注意：在軌道沒有充氣的情況下，不要將滑塊拿下或取下，更不要在導軌上滑動滑塊！