大学物理实验气垫导轨测重力加速度.doc

大 学 物 理
设 计 性 实 验
 
 
 
 
  实验题目 气垫导轨测重力加速度
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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，，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：         
a=(V2－V1)／Δt
气垫导轨与水平面的夹角为α，则             
  g=asinα。
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，
。
物体下滑
物体下滑时：
物体上滑时：

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]
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，，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 ，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