压力机气垫顶起落下原理
Press_tian 2007.10.1 １、元件组成
2、动作过程
A：顶起：
按下气垫顶起按钮，缓慢顶起阀得电，气垫缓慢上升，当气垫顶起到位，气垫顶起上限位通（软限位）、压力机电器PS1、PS2接通，气垫缓慢顶起阀断电，PS3此时不得电，主蝶阀和冗余蝶阀打开，蝶阀和冗余蝶阀打开限位（硬限位开关）接通，PS3得电，此时可进行压力机动作。
B：落下：
按下气垫落下按钮，主蝶阀关闭，主蝶阀关闭限位接通（硬限位开关），主蝶阀关闭阀断电，快排阀断电，气垫快排，当气垫落下限位接通、压力继电器PS1、PS2、PS3关断，快排阀得电，冗余蝶阀关闭阀得电，冗余蝶阀关闭，冗余蝶阀限位接通时，冗余蝶阀断电。
NOTE：气垫调整垫上有两个限位开关；顶起垫（左右气垫）各有一个落下到位的限位开关；气垫顶起到位是软限位；主碟伐、冗余碟阀处各有打开关闭限位。
实验三 气垫导轨上的实验 在物理实验中，由于摩擦的存在，导致误差往往很大，甚至使某些实验无法进行。若采用气垫导轨等装置，可使这一问题得以较好的解决，气垫技术还可以减少磨损、延长仪器寿命提高机械效率。在机械、电子、运输等领域已被广泛应用，如气垫船、空气轴承，气垫输送线等。使用气垫导轨做力学实验可以观察和研究在近似无阻力情况下物体的各种运动规律。 一、实验目的 1．熟悉气垫导轨的构造和调整使用方法； 2．掌握用光电计时装置测量速度、加速度； 3．验证动量守恒定律； 4．深入了解完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞的特点。 二、仪器与用具 气垫导轨装置、数字毫秒计、砝码等 三、实验原理 如图3-1所示，气垫导轨处于水平，在滑块的一端系一条细线，绕过气轨一端的滑轮后系一重物，由滑块、托盘和砝码构成的运动系统在重力作用下作直线加速运动。 图3-1 气垫导轨示意图 1、速度、加速度的测量：在导轨上相距s 的两处放置二光电门，若测得此系统在重力mg 作用下，滑块通光电门时的速度分别为1v 、2v 则系统的加速度为 s a 22 1 22v v -= （3.1） 在滑块上放置一中间有方孔(或缺口)的挡光片，使方孔正好在光电管前通过，用数字毫秒计 S 2档测出滑块和挡光片在光电门中通过时，二次挡光的时间间隔t ?,则可得到该小间隔的平均速度 t x ??,x ?为挡光片二前沿间距离。因x ?较小，则可认为此平均速度为挡光片二前沿的中点通过光电门时，滑块M 的即时速度。只要测出了挡光片通过二光电门的时间间隔1t ?和2t ?，则可得对应的速度为 2 1,t x t x ??= ??= 21v v （3.2） 从（3.1）、（3.2）两式可解得运动系统的加速度为 )11(221 222t t s x a ?-??= （3.3） 动量守恒定律指出，如果一力学系统所受外力的矢量和为零，则系统的总动量保持不变， 若
光盘气垫船制作说明书 背景： 气垫船的速度比一般船只的速度快得多，是因为气垫船的船底与海水之间存在一层气垫，使得航行的阻力大大减小，因此可以航行得很快。气垫船是利用船上的大功率风机产生高于大气压的空气，把空气压入船底并与水面或地面之间形成气垫，将船体全部或大部分托离水面而高速航行的船只。制作简易气垫船，我们可以用气球和光盘来制作一个气垫船的模型。 1、用途目的 本实验通过气球和光盘制作成的简易气垫船模型，让同学们可以直观地观察并简单了解气垫船的基本工作原理，即通过气垫减少船与水面的摩擦，从而达到更快的速度。 3、制作原理 把瓶盖用胶粘在光盘中心位置，底部扎一个小孔。把气球吹圆，套在瓶盖上。松开气球，气球的气体从瓶盖底部的小孔喷出，在光盘与桌面之间形成一层气垫。因为气垫的摩擦力非常小，因此它能够在桌面上自由的滑动。气垫船正是利用了气垫阻力小的原理，使得行驶速度非常高。 4、制作材料 废旧的光盘一张，饮料瓶盖一个，气球一个，万能胶或热熔胶若干。
5、制作过程及方法 光盘有两面，一面平整，另一面中间一块微凸。
1.把饮料瓶盖正中用壁纸刀（小刀或锥子）扎一个2到3毫的小孔。 2.使用502胶水把瓶盖粘在微凸的那面上（涂抹502一定要小心，不小心弄到手上了，很难弄掉）。为了粘牢固，可用重物压5分钟左右。
3.把气球吹圆，用手（镊子）捏住不让它撒气，然后把气球嘴套在瓶盖上。 4.把光盘放在平整的桌面（地板）上， 松开手，气球里的空气从瓶盖中央的小孔喷出，在光盘和桌面（地板）之间形成一层薄薄的气垫。 5.由于气垫的存在，使这个气垫船模型与桌面（地板)之间的摩擦力很小，轻轻一推就能很顺畅地滑动。
利用气垫导轨验证牛顿第二定律 ----医学院43210309 林敏 【摘要】：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月0.1mm 厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）进行许多研究，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐运动的规律等。 【Abstract】:Using the mattress guide, photoelectric timing system and other auxiliary parts. According to the object to do straight-line movement (i.e. the slider), we can do a lot of researches, such as measuring the velocity, acceleration and proving Newton's second law. In addition, it also can research object collisions, study the law of simple harmonic oscillator and so on. 【关键词】气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平 实验回顾 【实验目的】 1．熟悉气垫导轨和MUJ-613电脑式数字毫秒计的使用方法。 2．学会测量滑块速度和加速度的方法。 3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。
中国气垫船的发展 中国气垫船的发展??江军? ★气垫船及其分类★ 气垫船是利用船上的大功率风机产生高于大气压的空气,把空气压入船底并与水面或地面之间形成气垫，将船体全部或大部分托离水面而高速航行的船只。1959年,英国制造出世界上第一艘气垫船，它从法国加莱出发,在两小时五分钟内成功地横渡了英吉利海峡,一时间轰动了世界。 气垫船的出现首先为各国海军所关注,继而各国不惜耗费巨资进行大量的研究和实艇试验,并集中研制气垫登陆艇。气垫船是目前实际应用最多的高性能舰船,至少有十几个国家海军列入正式装备。? 图1： 气垫船按航行状态分为全垫升气垫船和侧壁式气垫船两种。 1、全垫升气垫船。是利用垫升风扇将压缩空气注入船底,与支承面之间形成“空气垫”，使船体全部离开支承面的高性能船,英国制造的世界第一艘气垫船即为全垫升式。 ?全垫升气垫船采用空气螺旋桨推进,航行时船底离开水面，因此具有独特的两栖性和较好的快速性。在军事上,气垫艇是最理想的登陆作战运输装备,它的高航速、两栖性大大提高了上陆抢滩速度，增大了战术突然性，有利于上得去，突得破。垫升式气垫船不但可在冰雪、沼泽、礁滩上航行，也可在无码头设施的沿海岛屿停靠,实施无码头组织不间断的后勤补给，有利于向纵深突
击；同时也是猎雷艇、扫雷艇的理想艇型。另外，还可用于在浅滩、滩涂、岛屿间担负巡逻警戒、交通运输、抢险救灾等任务。? 由于全垫升式气垫船具有良好的通过性,受潮汐、水深、雷障、登陆障碍及近岸海底坡度、底质的限制小，因而可在全世界７0%以上的海岸实施登陆作战(排水型登陆艇只能在全世界１7%的海岸线登陆)。另外，这种登陆气垫船在战斗装载的情况下,仍可以30～4０节甚至更高的航速航行，大大缩短了登陆部队暴露于敌岸防火力下的时间，加快了上陆速度，提高了登陆部队的安全性。??目前，美国海军的新型全垫升式气垫登陆艇LＣAC气垫登陆艇最为先进。LCAＣ气垫登陆艇服役后，与各种登陆舰先后进行了协同试验，它可依靠自身动力和操纵自由进出各种登陆舰船坞。海湾战争中，LCAＣ艇参加了作为两栖佯动的“雷击临近”大型 2、侧壁式气垫船。这种气垫船的船底两侧有演习。目前,俄罗斯拥有世界上最庞大的气垫登陆艇编队。（详见文后资料一。）?? 刚性侧壁插入水中，首尾有柔性围裙形成的气封装置，可以减少空气外逸。航行时,利用专门的升力风机向船底充气形成气腔，使船体飘行于水面。它常选用轻型柴油机或燃气轮机作为主动力装置,用水螺旋桨或喷水推进，航速可达20～90节;有较好的操纵性和航向稳定性，但不具备两栖性。由于这种气垫船气腔中的空气不易流失，托力比全垫升式大,而且功率消耗小,适合建造大型船只，因而其军用价值颇受各国海军重视,认为它比全垫升式气垫船更有发展前途，美国海军甚至称这是“水面舰艇发展吏上的一次重大革命”。特别是近年来，随着围裙寿命提高、造价下降和水下更换围裙技术的进展,以及气垫系统采用航行控制装置,它在波浪中的摇摆性能又大为改善。现代侧壁式气垫船的刚性侧壁已发展为细长的两个船体，兼有高速双体船的优点，又称气垫双体船或表面效应船（ＳEＳ)，是一种发展非常迅速的船型。 19８５年,苏联海军建造了世界上第一艘用作导弹护卫舰的侧壁式气垫船“海狮”号。目前,除俄罗斯之外，挪威、西班牙分别研制了排水量370吨的用作水雷对抗艇和反潜轻型护卫舰的表面效应船。美国海军在一系列实验成功的基础上，正在着手研制较大型的侧壁式气垫船,如3000吨级的导弹驱逐舰等。 ★ 中国气垫船的发展★? 从50年代后期起,中国即着手气垫技术的应用研究以及气垫船的开发。40多年来，在气垫技术方面,通过原理研究、模型试验、中间试验和试用,已基本掌握了全垫升式和侧壁式气垫船技术，进入实用化型号的研制和应用阶段。气垫技术的开发和应用,适应了军民特种需要，为船舶在特定环境（如浅水急流、江河上游险滩、沼泽地带、浅海滩涂、河口近岸和冰雪地区)的航行以及两栖登陆等创造了条件。 ?１、开展应用研究，深入进行中间试验 ?50年代后期，为探索气垫新技术，全国40多个单位组织力量,开始原理研究和模型试验,进而试制载人试验车和试验艇。有些单位用航空发动机作动力,采用空气螺旋桨推进或喷气推进;有些单位研制的气垫船兼能上岸；也有些单位则研制以陆用为主的试验性地面效应器或气垫车，名为“漂行汽车”、“无轮汽车”、“气垫飞行器”等等。名称虽不同,但实质均属全垫升式气垫模型。当时这些试验船均未装围裙,操纵性不佳,海上和陆上试验都发现不少问题，只停留在原理性的应用研究阶段。１960年,国防科委副主任张爱萍主持召开全国气垫技术会议,现场展览比试各型试验车和试验艇后，明确以船为主要研究方向,并决定缩短战线,相对集中力量,循序前进,对关键技术问题组织协作攻关，从此改变了以往“遍地开花”的局面。1９61年后，全国处于 1962年,国家科委船调整时期,科研经费短缺,物资供应困难,许多单位相继停止了对气垫技术的研究,出现了大起大落的现象。?? 舶专业组组织制订了船舶科学技术发展十年(1963年到1972年)规划,将气垫技术的开发列入规划项目。国防科委确定由七院为主，继续组织研究工作。1963年到1967年,东北地区沈阳松陵机械厂利用航空活塞式发动机相继研制成全垫升式气垫试验艇“松陵l”号、“松陵2”号和“松陵3”号。初期采用单层周边围裙，继而改用周边射流火腿形柔性围裙,在松花江、旅顺近海以及辽河水网地区都进行了试航试验。上海７０8研究所专门组织力量,成立研究机构,于１963年后的五年间相继在沪东造船厂试制总重为4吨级的小型全垫升式气垫试验艇711－1号和711-２号。初期只采用硬体周边射流，继而增装火腿形柔性围裙，最后在71l-2号艇上改用囊指形围裙,建成后均先在上海淀山湖和黄浦江反复试验,研究气垫船航行的基本性能中关于飞升、推进、埋首、倾覆、稳性和侧漂等问题。71１-2号艇后经改进，采用了可变正负螺距的可控螺距空气螺旋桨,全艇机电系统操纵和驾驶由一人集中控制，加上围裙提升与舵联动,使艇的回转半径显著减小，操纵性大为改善，具有顺利驶入河汊、飞越稻田、上岸退滩、逾越沟渠等能力，湖面试航航速曾达98千米/小时。1９67年在四川金沙江段和云南西双版纳澜沧江上试航时，在湍急滩流中向上游冲滩成功。该艇返沪后再经改进，又沿黄浦江、长江口驶到舟山沿海进行耐波性试验。在此期间，为探索船体两侧增加入水刚性结构以形成侧壁而便于水螺旋桨推进的技术,708研究所又于１966年设计、试制侧壁式气垫试验艇711-3号,经在淀山湖和黄浦江进行航行试验后，又至金沙江、澜沧江及舟山等地进行一系列中间试验，顺利越过激流和泡旋水(其间又进行横稳性及首
气垫导轨测重力加速度 【试验目的】： 1．研究测重力加速度的方法； 2．测量本地区的重力加速度。 【实验原理】： 当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L和遮光时间t，则滑块通过光电门的平均速度为： V=L／t (1-1) 若挡板很小，则在挡光范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。挡板越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与挡板的大小无关。 若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S的2个光电门的始末速度和V1和V2则滑块的加速度： 2as=v12–v22 (1-2) 将式（1-1）代入（1-2）中 得： 2as=L2(1/t22-1/t12) (1-3) 其原理如图1. 气垫导轨与水平面的夹角为α 则 a=g*ginα. (1-4) 【待测物理量】： V〈物体运动速度〉、a〈物体运动加速度〉、g〈本地区的加速度〉、α〈气垫导轨与水平面的夹角〉、Δt〈物体在两光电门之间的运动时间〉． 【实验仪器及其使用介绍】： 气垫导轨、数字毫秒计、滑块、游标卡尺、垫块。 一、气垫导轨 气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。实物如下图所示：
实验一 气垫导轨上的实验（二） 【实验简介】 气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫，使滑块“漂浮”在气垫上，从而消除了接触摩擦。虽然仍然存在着空气的粘滞阻力，但由于它极小，可以忽略不计，所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。由于滑块作近似的无摩擦运动，再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用，时间的测量可以精确到0.01ms （十万分之一秒），这样， 就使气垫导轨上的实验精度大大提高，相对误差小，重复性好。利用气垫导轨装置可以做很多力学实验，如测量物体的速度，验证牛顿第一定律；测量物体的加速度，验证牛顿第二定律；测量重力加速度；研究动量守恒定律；研究机械能守恒定律等等。 【实验目的】 1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。 2、用气垫导轨装置验证机械能守恒定律 3、验证动量守恒定律。 【实验仪器】 气垫导轨（QG —1.5mm ）、滑块、垫片、光电门、电脑计数器（MUJ —6B ）、游标卡尺（0.02mm ）、卷尺（2m ）。配重块、一台电子天平及尼龙搭扣。 【实验原理】 1、研究动量守恒定律 动量守恒定律和能量守恒定律一样，是自然界的一条普遍适用的规律。它不仅适用于宏观世界，同样也适用于微观世界。它虽然是一条力学定律，但却比牛顿运动定律适用范围更广，反映的问题更深刻。 动量守恒定律告诉我们，如果一个系统所受的合外力为零，那么系统内部的物体在作相互碰撞，传递动量的时候，虽然各个物体的动量是变化的，但系统的总动量守恒。如果系统在某个方向上所受的合外力为零，则系统在该方向上的动量守恒。 在水平的气垫导轨上，滑块运动时受到的粘滞阻力很小，若不计这一阻力，则滑块系统受到的合外力为零，两滑块作对心碰撞时前后的总动量守恒。 112211 22m v m v m v m v ''+=+ 1m 、2m 分别为两个滑块的质量，1v 、2v 分别为碰撞前两个滑块的速度，1v '、2 v '分别为碰撞后两个滑块的速度。应该注意的是，计算时必须选择一个方向为正，反方向为负。 牛顿在研究碰撞现象时曾提出恢复系数的概念，定义恢复系数2 112 v v e v v ''-= -。当1e =时为完全
气垫船工作原理及先进制造水平(张媛媛20121676孙建20121678刘超杰20121701许杉20121729) 摘要：气垫船是一种以空气在船只底部衬垫,利用船底与水面间的高压气垫作用,让船体部分或全部提升,能够快速水上行进的运载工具。本文主要对气垫船的工作原理、世界上气垫船的最先进制作技术以及我国气垫船的研究和制造水平进行了概要论述。关键词：气垫船工作原理最新技术研究和制造水平 前言：作为一种理想的海洋登陆运载工具,气垫船自诞生之日起就受到了人们 的重视。它是一种以空气在船只底部衬垫,利用船底与水面间的高压气垫作用,让船体部分或全部提升,能够快速水上行进的运载工具,人们称之为气垫船或者气垫登陆艇。由于气垫船不是排水型舰船,航行时不需要利用水的浮力支持船体,因此除了可以在水面航行,还可以在沼泽地、湿地以及较为平坦的陆地上行驶。这些功能是其他水面舰船所不具备的优势,因此可作为江河湖海的运载工具,广泛用于运输大型货物,在那些浅水急流、江河上游险滩、沼泽地带、浅海滩涂、河口近岸以及冰雪地段航行更能够体现出气垫船的使用价值。 一、气垫船分类及工作原理 气垫船按照垫升方式可分为全垫升式和部分垫升式[1]。全垫升式气垫船又称为全浮式气垫船,是在船底四周设有柔性橡胶围裙,约束空气形成,使得整个船体在压缩的空气作用下升离水面,使用空气螺旋桨推进,用空气舵控制方向（如图1）;而部分垫升式气垫船,也称为侧壁气垫船[2],是在船体两侧设置刚性侧壁,而在船首和船尾下螺旋桨或喷水装置,其能航行于水面,航行速度高于普通船只,但是低于全垫升式气垫船。显然全垫升式气垫船是一种很好的登陆工具。 工作原理： 气垫船是利用高压空气在船底和水面（或地面）间形成气垫，使船体全部或部分垫升，从而大大减小船体航行时的阻力，实现高速航行的船只。气垫是用大功率鼓风机将空气压入船底下，由船底周围的柔性围裙或刚性侧壁等气封装置限制其逸出而形成的。（如图1） 气垫船风机提供有效升力和推力，使得气垫船安全的行进。通过控制手柄的操纵改变风扇后面的垂直舵来产生风扇舵效应使之气垫船转向。转向也可以通过
气垫导轨类实验 气垫导轨是一种阻力极小的力学实验装置。它利用气源将压缩空气打入导轨型腔，再由导轨表面上的小孔喷出气流，在导轨与滑行器之间形成很薄的气膜，将滑行器浮起，并使滑行器能在导轨上作近似无阻力的直线运动。 仪器介绍 气垫导轨实验装置由导轨、滑块和光电测量系统组成。 1．导轨（图3.2-1） 导轨的主体是一根长约1.5米的截面为三角形的金属空腔管，在空腔管的侧面钻有两排等间距并错开排列的喷气小孔。空腔管一端密封，另一端装有进气嘴与气泵相连。气泵将压缩空气送入空腔管后，再由小孔高速喷出。在导轨上安放滑块，在导轨下装有调节水平用的底脚螺丝和用于测量光电门位置的标尺。整个导轨通过一系列直立的螺杆安装在口字形铸铝梁上。 进气嘴弹簧片挡光板滑块 底脚螺丝导轨 图 3.2-1 2．滑块 滑块是由长约0.100—0.300米的角铝做成的。其角度经过校准，内表面经过细磨，与导轨的两个上表面很好吻合。当导轨的喷气小孔喷气时，在滑块和导轨这两个相对运动的物体之间，形成一层厚约0.05-0.20mm流动的空气薄膜—气垫。由于空气的粘滞阻力几乎可以忽略不计，这层薄膜就成为极好的润滑剂，这时虽然还存在气垫对滑块的粘滞阻力和周围空气对滑块的阻力，但这些阻力和通常接触摩擦力相比，是微不足道的，它消除了导轨对运动物体（滑块）的直接摩擦，因此滑块可以在导轨上作近似无摩擦的直线运动。滑块中部的上方水平安装着挡光片，与光电门和计时器相配合，测量滑块经过光电门的时间或速度。滑块上还可以安装配重块（即金属片，用以改变滑块的质量）、接合器及弹簧片等附件，用于完成不同的实验。滑块必须保持其纵向及横向的对称性，使其质心位于导轨的中心线且越低越好，至少不宜高于碰撞点。 3．光电测量系统 光电测量系统由光电门和光电计时器组成，其结构和测量原理如图3.2-2所示。当滑块
气轨导轨上的实验 ——测量速度、加速度及验证牛顿第二运动定律 一、实验目的 1、学习气垫导轨和电脑计数器的使用方法。 2、在气垫导轨上测量物体的速度和加速度，并验证牛顿第二定律。 3、定性研究滑块在气轨上受到的粘滞阻力与滑块运动速度的关系。 二、实验仪器 气垫导轨(QG-5-1.5m)、气源（DC-2B 型）、滑块、垫片、电脑计数器(MUJ-6B 型)、电子天平（YP1201型） 三、实验原理 1、采用气垫技术，使被测物体“漂浮”在气垫导轨上，没有接触摩擦，只用气垫的粘滞阻力，从而使阻力大大减小，实验测量值接近于理论值，可以验证力学定律。 2、电脑计数器（数字毫秒计）与气垫导轨配合使用，使时间的测量精度大3x v t ?= ?x t ??4过1s 、s 离s ?a =
速度和加速度的计算程序已编入到电脑计数器中，实验时也可通过按相应的功能和转换按钮，从电脑计数器上直接读出速度和加速度的大小。 5、牛顿第二定律得研究 若不计阻力，则滑块所受的合外力就是下滑分力，sin h F mg mg L θ==。假定牛顿第二定律成立，有h mg ma L =理论，h a g L =理论，将实验测得的a 和a 理论进行比较，计算相对误差。如果误差实在可允许的范围内（＜5％），即可认为a a =理论，则验证了牛顿第二定律。 （本地g 取979.5cm/s 2） 6、定性研究滑块所受的粘滞阻力与滑块速度的关系 实验时，滑块实际上要受到气垫和空气的粘滞阻力。考虑阻力，滑块的动力 学方程为h mg f ma L -=，()h f m g ma m a a L =-=理论－，比较不同倾斜状态下的 平均阻力f 与滑块的平均速度，可以定性得出f 与v 的关系。 四、实验内容与步骤 1、将气垫导轨调成水平状态 先“静态”调平（粗调），后“动态”调平（细调），“静态”调平应在工作区间范围内不同的位置上进行2~3次，“动态”调平时，当滑块被轻推以50cm/s 左右的速度（挡光宽度1cm ，挡光时间20ms 左右）前进时，通过两光电门所用的时间之差只能为零点几毫秒，不能超过1毫秒，且左右来回的情况应基本相同。两光电门之间的距离一般应在50cm~70cm 之间。 2、测滑块的速度 ①气垫调平后，应将滑块先推向左运动，后推向右运动（先推向右运动，后推向左运动，或者让滑块自动弹回），作左右往返的测量； ②从电脑计数器上记录滑块从右向左或从左向右运动时通过两个光电门的时间1t ?、2t ?，然后按转换健，记录滑块通过两个光电门速度1v 、2v ，如此重复3次，将测得的实验数据计入表1，计算速度差值。 3、测量加速度，并验证牛顿第二定律 在导轨的单脚螺丝下垫2块垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑，测出速度1v 、2v 和加速度 a ，重复4次，取a 。再添2块（或1块）垫片，重复测量4 次。然后取下垫片，用游标卡尺测量两次所用垫片的高度h ，用钢卷尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离L 。计算a 理论，进比较a 与a 理论，计算相对误差，写出实验结论。 4、用电子天平称量滑块的质量m ，计算两种不同倾斜状态下滑块受到的平
气垫导轨上弹簧振子振动的研究 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的摩擦，也就是说，物体受到的摩擦阻力几乎可以忽略。利用气垫导轨可以进行许多力学实验，如测速度、加速度，验证牛顿第二定律、动量守恒定律，研究简谐振动、阻尼振动等，本实验采用气垫导轨研究弹簧振子的振动。 一、必做部分：简谐振动 [实验目的] 1．测量弹簧振子的振动周期T 。 2．求弹簧的倔强系数k 和有效质量 0m 。 [仪器仪器] 气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、光电门、数字毫秒计。 [实验原理] 在水平的气垫导轨上，两个相同的弹簧中间系一滑块，滑块做往返振动，如图13-1所示。如果不考虑滑块运动的阻力，那么，滑块的振动可以看成是简谐振动。 设质量为m 1的滑块处于平衡位置，每个弹簧的伸长量为x 0，当m 1距平衡点x 时，m 1只受 弹性力)(01x x k +-与)(01x x k --的作用，其中k 1是弹簧的倔强系数。根据牛顿第二定律，其运动方程为 x m x x k x x k =--+-)()(0101（1） 令 12k k = 方程（1）的解为 )s i n (00?ω+=t A x （2） 说明滑块是做简谐振动。式中：A —振幅；0?—初相位。 m k = 0ω （3） 0ω叫做振动系统的固有频率。而 01m m m += （4） 式中：m —振动系统的有效质量；m 0—弹簧的有效质量；m 1—滑块和砝码的质量。 0ω由振动系统本身的性质所决定。振动周期T 与0ω有下列关系： k m m k m T 010 222+=== ππ ωπ （5） 在实验中，我们改变m 1，测出相应的T ，考虑T 与m 的关系，从而求出k 和0m 。 图13-1简谐运动原理图
SEM基本结构及原理 1 电子束与样品表面的作用 弹性散射：电子束的能量不损失，只改变方向，如背散射电子。 非弹性散射：入射电子熟不进改变方向，也改变能量。包括二次电子，俄歇电子，特征X射线，荧光。 图1 电子束与样品的作用深度示意图
1.1 二次电子Secondary electron 二次电子是指背入射电子轰击出来的核外电子。由于原子核和外层价电子间的结合能很小，当原子的核外电子从入射电子获得了大于相应的结合能的能量后，可脱离原子成为自由电子。如果这种散射过程发生在比较接近样品表层处，那些能量大于材料逸出功的自由电子可从样品表面逸出，变成真空中的自由电子，即二次电子。二次电子来自表面5-10nm的区域，二次电子的逃逸深度很小，在入射电子束处，约为5λ，金属λ=1nm，非金属λ=10nm。 图2 二次电子产量与逃逸深度关系 能量为0-50eV。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。由于它发自试样表层，入射电子还没有被多次反射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积没有多大区别，所以二次电子的分辨率较高，一般可达到5-10nm。扫描电镜的分辨率一般就是二次电子分辨率。 二次电子产额随原子序数的变化不大，它主要取决于表面形貌，呈以下关系： δ(θ)= δ0Secθ 图3二次电子产量与样品倾斜角度关系 θ增大时δ增大，样品表面的起伏形貌与样品倾转原理一样，形成形貌衬度。 入射电子与样品核外电子碰撞，使样品表面的核外电子被激发出来的电子，是作为SEM的成像信号，代表样品表面的结构特点。
图4 二次电子的检测示意图 1.2 背散射电子back scattered electron 背散射电子是由样品反射出来的初次电子，是弹性散射返回来的电子，其主要特点是：能量很高，有相当部分接近入射电子能量，总能量约占入射点子能量的30%，在试样中产生的范围大，像的分辨率低。背散射电子发射系数随原子序数增大而增大。作用体积随入射束能量增加而增大，但发射系数变化不大。 背散射电子的原子序数衬度： 图5背散射电子产量与原子序数关系 图6背散射电子产量与入射束能量关系
综合实践《气垫船模型的制作》教学设计 奉化市西坞中学邬求益 教学重点：气垫船的原理及组成，培养学生识图读图能力，学会识图并能按图纸施工。懂得对不同材料选择不同的工具和加工方法。 教学难点：电动机与支架的固定，在不增加材料的基础上怎样加大强度？如何提高制作质量。 教学课时安排：共2课时。 第一课时教学过程： 一、教学引入，分析气垫船运行原理（可以结合视频,让学生更加清楚） ①利用船底与地面间形成高压气垫，使模型与地面的摩擦力减少。 用力学规律解释：在其运行时，是由专门的螺旋桨使气船内形成高速气流并喷向地面，当气流接触地面或水面后，同时会受到水面或地面的向上推力，此推力通过气流柱作用到运载器上，将其托起，托起的高度取决于运载器的结构、重量和气船的压力。 ②前进依靠尾部的推进螺旋桨产生推力。 气垫船航行是根据什么原理？ 二、讨论探究：材料及结构分析：塑料制成，轻巧美观 设计一个气垫船模型，互相交流。 ①气垫袋：（塑料袋，只开一面口），袋口的密封是关键。鼓起后减小了摩擦力。 ②内芯：（气垫袋内装入吹塑纸，薄、轻。）并密封气垫袋 ③船底：轻，砂纸打毛，船底周边与气垫粘牢 ④船身：割下的材料都要用，因此划线、下料时要准确无误。 ⑤进气舱：进气舱上盖：要密封。 ⑥电动机支架：加工得与电动机吻合，粘得稳固，否则易摇晃松动，最好用大块泡塑割成。双面胶的强度不够，溶剂型的胶水（百得胶、万能胶）不能用，热熔胶也不能用，可用白胶。 ⑦船舵：要安装得平直。为使气垫船能笔直运行，而不至于团团转，形状类似于飞机的尾翼，用来控制气垫船的航向。 ⑧电动机：131直流微型电机。 ⑨导线：漆包线的注意事项同前。 ⑩电池盒（纸筒）：三至四节，用铅画纸卷起来。 找一找选择怎样的制作材料较好？
世界气垫船九大著名品牌 气垫船自从20世纪50年代中期开始在英国问世以来，在英国、美国得到极大发展，在气垫船研究、设计、工艺、制造、服务等方面达到国际一流水平，在世界气垫船领域处于领导地位，产生了几个世界气垫船一线著名品牌。其次，是加拿大、澳大利亚的气垫船企业，发展紧跟英美国家步伐，工艺制造等方面接近世界水平，属于气垫船二线品牌。前苏联的气垫船发展很快，尤其是在军用气垫船的研发、生产领域，后来居上，取得了惊人的发展，已经跻身军用气垫船研发的世界领先地位，只是由于保密，不为世人所知，随着前苏联的解体分裂，其保密的气垫船军工技术渐现端倪。中国气垫船发展很缓慢，研发制造水平远远落后于俄罗斯，还没有形成国际竞争力，需要国人共同努力。 世界气垫船九大著名品牌分别是： 1.英国“格里芬” 作为世界气垫船的创始者和领导者，英国格里芬气垫船公司研究和制造气垫船从1959年开始，原来是一家与气垫船的发明者、世界气垫船创始人—科克雷尔爵士共同联合创建的气垫船设计公司，拥有无与伦比的、国际领先的气垫船技术基础，是世界中大型气垫船设计与制造领域的先驱者，世界气垫船组织成员。格里芬公司追求创新产品、精益生产、卓越服务、最低成本和合理价格的最新思想，其使命是要保持中大型气垫船在设计、制造和经营领域的世界领先地位，为客户提供首屈一指的服务。 格里芬气垫船是由柴油发动机驱动，可飞驰在土地、水雷、砂、泥、冰、雪、沙、岩石、杂草、原木、沼泽、杂物和急流之上，在全世界被广泛应用于军事、准军事、商业和救援，无论是南美洲的丛林，还是北极的严寒环境，都无法阻挡格里芬气垫船的飞驰。在商业领域，格里芬气垫船被广泛用于客轮、物资运输、休闲旅游、调查工作、石油勘探、湿地保护、土木工程支持、海岛气象、水文勘测、移动医疗诊所、搜索及救援等。在军事领域，格里芬气垫船被海军、陆军和准军事客户在全球使用，包括海岸警卫队的巡逻艇、两栖攻击舰、快速攻击、排除地雷、消防救援、警务执勤、海关辑私、物流后勤、医疗诊所、紧急救援队和突击队任务等。格里芬气垫船还受到世界各地的救援服务机构的欢迎，被用于机场救援、工程技术支持、破除冰凌、防洪抢险和流动医疗诊所等。 格里芬气垫船公司拥有全球35个国家的150多个经营机构，所销售的两栖气垫船拥有全世界最宽泛的产品线，长度从6.8米到33.7米，载重量从380公斤到22.5吨，乘客从6人到180人，并可提供不同的配置。同时，还定制各种吨位的特种气垫船（气垫平台），以满足客户需求，为客户提供国际领先水平的、具有最新科技元素的气垫船。
中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理(一) 实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：在线提交实验报告 学生姓名：学号： 年级专业层次： 学习中心： 提交时间：2020 年04月05 日
一、实验目的 1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5．掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1．速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物体在Δt时间内的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度 （1） 实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。但在一定误差范围内，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。 2．加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。 （1）由测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为
基础物理实验实验报告 计算机科学与技术 【实验名称】 气轨上弹簧振子的简谐振动 【实验简介】 气垫导轨的基本原理是在导轨的轨面与滑块之间产生一层薄薄的气垫，使滑块“漂浮”在气垫上，从而消除了接触摩擦阻力。虽然仍然存在着空气的粘滞阻力，但由于它极小，可以忽略不计，所以滑块的运动几乎可以视为无摩擦运动。由于滑块作近似的无摩擦运动，再加上气垫导轨与电脑计数器配套使用，时间的测量可以精确到0.01ms（十万分之一秒），这样就使气垫导轨上的实验精度大大提高，相对误差小，重复性好。利用气垫导轨装置可以做很多力学实验，如测量物体的速度，验证牛顿第一定律；测量物体的加速度，验证牛顿第二定律；测量重力加速度；研究动量守恒定律；研究机械能守恒定律；研究简谐振动、阻尼振动等。本实验采用气垫导轨研究弹簧振子的振动。 【实验目的】 1. 观察简谐振动现象，测定简谐振动的周期。 2. 求弹簧的倔强系数和有效质量。 3. 观察简谐振动的运动学特征。 4. 验证机械能守恒定律。 1
【实验仪器与用具】 气垫导轨、滑块、附加砝码、弹簧、U 型挡光片、平板挡光片、数字毫秒计、天平等。 【实验内容】 1. 学会利用光电计数器测速度、加速度和周期的使用方法。 2. 调节气垫导轨至水平状态，通过测量任意两点的速度变化，验证气垫导轨是否处于水平状态。 3. 测量弹簧振子的振动周期并考察振动周期和振幅的关系。滑块的振幅 A 分别取 10.0, 20.0, 30.0, 40.0cm 时，测量其相应振动周期。分析和讨论实验结果可得出什么结论？（若滑块做简 谐振动，应该有怎么样的实验结果？） 4. 研究振动周期和振子质量之间的关系。在滑块上加骑码（铁片）。对一个确定的振幅（如取A=40.0cm）每增加一个骑码测量一组 T。(骑码不能加太多，以阻尼不明显为限。) 作 T2-m 的 图，如果 T 与 m 的关系式为T2= 42m1+m0，则 T2-m 的图应为一条直线，其斜率为，截距为。 k 用最小二乘法做直线拟合，求出 k 和 m0。 5. 研究速度和位移的关系。在滑块上装上 U 型挡光片，可测量速度。作 v2-x2 的图，看改图是否为一条直线，并进行直线拟合，看斜率是否为，截距是否为，其中，T 可测出。 6. 研究振动系统的机械能是否守恒。固定振幅（如取 A=40.0cm），测出不同 x 处的滑块速度，由此算出振动过程中经过每一个 x 处的动能和势能，并对各 x 处的机械能进行比较，得出结论。 7. 改变弹簧振子的振幅 A，测相应的V max，由V max2A2关系求 k，与实验内容 4 的结果进行 比较。 8. 固定振幅（如取 A=40.0cm），测0、A4、A2、34A处的加速度。 【数据处理】 1. 实验仪器的调试 多次测量滑块从左到右和从又到左做运动经过两个光电门的速度差并多次调平，最终将经过两 个光电门的速度差控制在了 0.5% 以内。 2
SEM的工作原理与使用方法 1、SEM的工作原理 扫描电镜（SEM）是对样品表面形态进行测试的一种大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞，一些电子被反射出样品表面，而其余的电子则渗入样品中，逐渐失去其动能，最后停止运动，并被样品吸收。在此过程中有99%以上的入射电子能量转变成样品热能，而其余约1%的入射电子能量从样品中激发出各种信号。如图1所示，这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X 射线等。扫描电镜设备就是通过这些信号得到讯息，从而对样品进行分析的。 图1 入射电子束轰击样品产生的信息示意图 从结构上看，如图2所示，扫描电镜主要由七大系统组成，即电子光学系统、探测、信号处理、显示系统、图像记录系统、样品室、真空系统、冷却循环水系统、电源供给系统。
图2 扫描电子显微镜结构图 图3 扫描电子显微镜成像原理图 由图3，可以看出，从灯丝发射出来的热电子，受2-30KV 电压加速，经两个聚光镜和一个物镜聚焦后，形成一个具有一定能量，强度和斑点直径的入射电子束，在扫描线圈产生的磁场作用下，入射电子束按一定时间、空间顺序做光栅式扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用，从样品中激发出的二次电子通过收集极的收集，可将向各个方向发射的二次电子收集起来。这些二次电子经加速并射到闪烁体上，使二次电子信息转变成光信号，经过光导管进入光电倍增管，使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大，并将其输入到显像管的栅极中，调制荧光屏的亮度，在荧光屏上就会出现与试样上一一对应的相同图像。入射电子束在样品表面上扫描时，因二次电子发射量随样品表面起伏程度（形貌）变化而变化。 故视频放大器放大的二次电子信号是一个交流信号，用这个交流信号调制显像管栅极电，其结果在显像管荧光屏上呈现的是一幅亮暗程度不同的，并反映样品表面起伏程度（形貌）的二次电子像。应该特别指出的是：入射电子束在样品表面上扫描和在荧光屏上的扫描必须是“同步”，即必须用同一个扫描发生器来控制，这样就能保证样品上任一“物点”样品A 点，在显像管荧光屏上的电子束恰好在A ’点即“物点”A 与“像
二年级下册《科学》《我的气垫船模型》教 学反思 《我的气垫船模型》一课是大象出版社二年级下册《科学》教材中准备单元的教学内容。 在学习本课之前，我已经在开学第一课的《课程纲要》分享课中提前向我所教的二一班的学生发布了准备一个塑料餐盒、纸杯、记号笔、安全剪刀的通知；我也未雨绸缪，准备了帮助孩子们解决切割难题的美工刀、大剪刀、工字钉、记号笔；自制演示教具、PPT课件等我已一切就绪。 在本课的学习中，我首先通过PPT课件向同学们展示了两种气垫船模型，学生受好奇心的驱使，立刻对气垫船产生了非常浓厚的兴趣，喜爱表达的同学口中反复念叨着这个陌生而充满神奇的名字若有所思……。当我提出“有没有哪位同学了解气垫船，你能给大家介绍一下它为什么能在水面上快速行驶吗？”事先预习过的同学瞬间就举起了小手，准备发言。好吧，尽管这些小机灵鬼儿几乎是照着书念出来的，但至少能给其他同学以正确的引导：通过预习或读书的方式，可以学习到一定的知识，自主学习“有法可依”而且学有所获呢！并且，也为我引导学生进入“阅读”学习环节自然地过渡和衔接了起来。 在教学活动中，每一个环节之间都是一环扣着一环的，
在阅读理解了气垫船的工作原理之后，同学们多么希望能亲手驾驭气垫船，找出如何使气垫船离开水面并高速行驶的事实与证据呀！编者真的是摸透了孩子的心理了，因此，在后面的活动中设计出了制作气垫船模型和比赛的环节，吊足了这些孩子们的“胃口”，当我向孩子们展示我自制的模型的时候，未经我组织分组，大多数同学便按照惯例自觉组成四人小组，迫不及待地就要制作起来，还有几个同学或是只带了塑料餐盒，或是只带了安全剪刀、又或者只带了纸杯，或者有人什么都没带，他们是那么着急，急得来找我求助，我就为他们提供了合作的建议，孩子们很愿意合作，开心地解决了问题，自制气垫船模型迅速进入现在进行时。 设计制作不久，新的难题都抛给了我这个老师了，那就是孩子们的塑料餐盒材质不一，有些透明，薄而软；有些不透明，较为坚固；有些无论是否透明，材质都很脆，一扎就碎或产生长长的裂痕；也有一两个孩子找不到塑料餐盒，他们准备了包装纸盒，太厚了剪不开要切割的原片，尽管我一直在忙，但我从始至终都很欣喜，因为这些“难题”都为同学们认识材料和积累经验做了成长的铺垫，为孩子们今后会选择合适的材料进行研究奠定了良好的基础。 在比赛环节中，有些孩子做成功了，在别的同学充满羡慕的目光中进行了比赛，交流了经验，也无疑中给还没有做好气垫船模型的孩子以启发，那就是督促他们在以后的设计
大学物理设计性实验 实验题目气垫导轨测重力加速度 辅导教师 专业班级 姓名 学号
气垫导轨测重力加速度 【试验目的】: 1．研究测重力加速度的方法； 2．测量本地区的重力加速度。 【实验原理】： 当气轨水平放置时，自由漂浮的滑块所受的合外力为零，因此，滑块在气轨上可以静止，或以一定的速度作匀速直线运动。在滑块上装一与滑块运动方向严格平行、宽度为L 的挡光板，当滑块经过设在某位置上的光电门时，挡光板将遮住照在光敏管上的光束，因为挡光板宽度一定，遮光时间的长短与滑块通过光电门的速度成反比，测出挡光板的宽度L 和遮光时间Δt ，则滑块通过光电门的平均速度为： V=L ／Δt 若挡板很小，则在挡光范围内滑块的速度变化也很小，故可以把平均速度看成是滑块经过光电门的瞬时速度。挡板越小，则平均速度越准确地反映该位置上滑块的瞬时速度，显然，如果滑块作匀速直线运动，则滑块通过设在气轨任何位置的光电门时瞬时速度都相等，毫秒计上显示的时间相同，在此情形下，滑块速度的测量值与挡板的大小无关。 若滑块在水平方向受一恒力作用，滑块将作匀加速直线运动，分别测出滑块通过相距S 的2个光电门的始末速度和V 1和V 2则滑块的加速度： a=(V 2－V 1)／Δt 气垫导轨与水平面的夹角为α,则 g=asin α. 但是,滑块运动时的空气阻力忽略的话，实验结果的误差会相对大一些，所以这里不能消除。不论滑块在气轨上从上向下，还是从下向上运动都有空气阻力f ， 且f 不是常数， ）（v f f =。 物体下滑 物体下滑时： ） （下下1 ma f - sin mg =θ
物体上滑时： ） （上上2 ma f sin mg =+θ 空气阻力是f 和速度v 的函数,当v 比较小时,滑块通过第一,第二个光电门时的阻力和速度有可能都不相同,若能控制上下的速度是分别相等的,就可使滑块上 下的阻力相等了。所以，(1)+(2)得] ） （）（）（下上下上下上4 h l 2a a sin 2a a g 3 a a m sin 2mg ?+=+=+=θθ 这样关系式中没有v 的量，从而消除了空气阻力对重力加速度的影响，使重力速速度更加精确。 【实验仪器及其使用介绍】： 气垫导轨、数字毫秒计、滑块、游标卡尺、垫块。 一、气垫导轨 气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。实物如下图所示： 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。 1、导轨 导轨是用三角形铝合金材料制成。可以调整其平直度，常把它用螺丝固定在工字钢上，导轨长1.50~2.20 m ，两侧面非常平整，并且均匀分布着许多很小的气孔。导轨一端封闭，上面装有定滑轮，另一端有进气嘴，通过皮管与气源相连。当压缩空气进入导轨后，从小气孔喷出，在导轨和滑块之间形成空气层，导轨和滑块两端都装有缓冲弹簧，使滑块可以往返运动。工字钢底部装有3个底脚螺丝，用来调节导轨水平，或将垫块放在导轨底脚螺丝下，以得到不同的斜度。 2、滑块