大学物理实验气垫导轨测重力加速度.doc

节Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse芁葿薆蒄大学物理螂肂螁设计性实验薀蚄袅 实验题目气垫导轨测重力加速度蒅螂袃 辅导教师莇羇羂专业班级袅薃蒀姓名荿膅羅学号芄罿芄气垫导轨测重力加速度蒀蒈蚄【试验目的】:;。膃蒀蚅【实验原理】:荿蚄肂当气轨水平放置时,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:                 薂芀节V=L/Δt莀肇葿若挡板很小,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。羁羀肆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:         膈膅螄a=(V2-V1)/Δt蚅螁肁气垫导轨与水平面的夹角为α,则             艿薇葿 g=,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,肆蚆芁。薄节衿物体下滑肈螄蕿物体下滑时:羃羂薃物体上滑时:腿膇羃空气阻力是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]螃肃蚈这样关系式中没有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。芇薅虿【实验仪器及其使用介绍】:膂螃羄气垫导轨、数字毫秒计、滑块、游标卡尺、垫块。莈羈蒁一、气垫导轨袅艿蚁气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。实物如下图所示:莀肆蝿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。芅羀莅1、导轨膇膄膃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,~,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。蚄螀蒀2、滑块芈薇袈滑块装置膃蒀螆滑块是在导轨上运动的物体,一般用角铝制成,内表面经过细磨,能与导轨的两侧面很好的吻合。当导轨中的压缩空气由小孔喷出时,垂直喷射到滑块表面,它们之间形成空气薄层,使滑块浮在导轨上(-5)。根据实验要求,滑块上可以安装挡光板、重物或砝码。滑块两端除可装缓冲弹簧外,也可装尼龙搭扣及轻弹簧。芀蚅薁3、光电转换装置薃芁腿光电转换装置肇肈羈光电转换装置又称光电门,由聚光灯泡和光敏管组成。聚光灯泡的电源由数字毫秒计供给, -5光电转换装置只要接通毫秒计电源开关,聚光灯泡即可点亮,发出的光束正好照在光敏管上,光敏管与数字毫秒计的控制电路连接。当光照被罩住时,光敏管电阻发生变化,从而产生一个电信号,触发毫秒计开始计时;当光照恢复或光照又一次被遮住(视数字毫秒计的工作状态而定),又产生一个电信号,使毫秒计停止计时。毫秒计显示出一次遮光或两次遮光之间的时间间隔。羂羁羃4、注意事项膈膆莃气轨是一种高精度实验装置,导轨表面和滑块内表面有较高的光洁度,且配合良好。因此,各组导轨和滑块只能配套使用,不得与其他组调换,实验中要严防敲碰、划伤导轨和滑块(特别是滑块不能掉在地上);不得在未通气时就将滑块在导轨上滑动,以免擦伤表面;使用完毕,先将滑块取下再关气源;导轨和滑块表面有污物或灰尘时,可用棉纱沾酒精擦拭干净;导轨表面气孔很小,易被堵塞,影响