倾斜气垫导轨上滑块运动的研究.doc

袅倾斜气垫导轨上滑块运动的研究节目的薂1、用倾斜气垫导轨测定重力加速度;蚀2、分析和修正实验中的部分系统误差分量。芆仪器和用具肄气轨、滑块、光电门、J0201-DM智能计时器、游标卡尺、垫块芁注意事项螀1、禁止用手接触轨面和滑块内表面。防止轨面和滑块内表面损伤或变形;蚇2、气轨通气后,用薄纸条检查气孔,发现堵塞要疏通。蒂3、使用前先将气轨通气,再在气轨上放滑块;使用完毕先取下滑块,再断开气轨气源。肀实验原理蝿倾斜轨上的加速度a与重力加速度g之间的关系肈设导轨倾斜角为,滑块的质量为,则膄(1)肃上式是在滑块运动时不存在阻力才成立,实际上滑块在气轨上运动虽然没有接触摩擦,但是有空气层的内摩擦,在速度比较小的情况下,其阻力与平均速度成正比衿(2)膅上式中的,为两光电门之间的距离,为滑块通过两光电门相应的时间;比例系数为黏性阻尼系数。考虑此阻力后,(1)式为袆袂整理后得重力加速度罿(3)薆此实验将依据(3)式求重力加速度。莄导轨的调平蚁调平导轨是将平直的导轨调成水平线上,但是在实验室中的导轨都存在一定的弯曲,因此调平是指将光电门A、B所在两点,调到同一水平线上。聿假设导轨上A、B所在两点已在同一水平线上,则在A、B间运动的滑块因导轨弯曲对它们运动的影响可抵消,但是滑块与导轨间还存在少许阻力,所以以速度(时间)通过A门的滑块,通过B门时的速度将小于(时间),阻力为,阻尼加速度,由,有,由于阻力产生的速度损失等于羇(4)肆式中为黏性阻尼系数,为光电门A、B的距离,为滑块的质量,则有检查滑块调平的要求:莀①滑块从A向B运动时,;相反运动时,。由于挡光片的宽度(挡光片第一前沿到第二前沿的距离)d相同,所以A→B时,,相反时,。(速度取正值,)腿②由A向B运动时的速度损失要和相反运动时的速度损失尽量接近。莈黏性阻尼常量b薃当气轨已调平,滑块以、通过光电门A、B,再反向通过光电门B,A。与很接近,取,则由(4)式有蒂(5)艿加速度的测量薄由得,但此式存在用平均速度代替瞬时速度而产生的系统误差。芅为减少这一误差,将看成滑块在时刻的瞬时速度,将看成滑块在时刻的瞬时速度,式中t0为滑块挡光片第一前沿通过光电门A的时刻。则由加速度的定义有芁(6)荿此式降低了用平均速度代替瞬时速度带来的系统误差。羅系统误差的一种修正蚃在调平中要求速度损失与尽量接近,为了节省实验时间,我们考虑两个速度损失有一定差异时的修正。此时假定导轨有一个很小的倾角0,于是:羀荿式中a1,a2分别为同一滑块由A到B和由B到A的加速度,而t1,t2则分别为相应的时间。于是由此方程组中可解得:莆蒅肃可根据上式求出b并与由(5)得到的结果进行比较。蒈实验内容和步骤螇调平气轨,算出b值袃把智能计时器的功能键置于S1,调整导轨架下的底脚螺钉,使导轨处于水平,当导轨调平时,满足:螂滑块从A向B运动时,从B向A运动时,。薈满足以上条件时,将功能键改置于α档,继续调整螺钉,使满足膈②由A向B运动时的加速度与由B向A运动时的加速度尽量接近。薅在最接近时记录以下数据薁挡光片宽度cm;滑块质量g蚈A门位置:mB门位置:m芅光电门A、B间的距离m肃莀tA(tB)/ms螈tAB(tBA)/s蚆tB(tA)/ms螅vA(vB)/(cm/s)莃vB(vA)/(cm/s)袈a/(cm/s2)肇从A到B节