气垫导轨法测重力加速度.doc

气垫导轨法测重力加速度.doc: .
大学物理
设计性实验
班级：给水0942
姓名：
学号：
气垫导轨法测重力加速度
【实验目的】:
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】:
运动物体的瞬时速度为v=lim^ = J, 一般直接利用这个定义式去测量瞬时速度，是很困 唯的。通常瞬时速度v是通过平均速度7来得到，即只要时间间隔山足够小，则平均速；近似 等于瞬时速度”；如果时间间隔&不能足够小，只要物体是作匀速直线运动，也可以认为平均 速度等于瞬时速度，即v = v = ^o
由于在气垫导轨上运动的滑块所受摩擦阻力极小，在气轨处于水平状态下，滑块的运动就可 以视为匀速直线运动。这样，就可以通过对其运动的位移厶和相应的时间间隔△/的测量，得 到运动滑块的瞬间速度，即
为了避免变童符号△与不确定度的符号△产生混淆，本节后面的内容中沃/就表示变量 △.和0,而符号△依旧是不确定度的意思。因此，运动滑块的速度为
v=y (2-3-1)
如果物体作匀变速直线运动，在时间间隔心选取足够小的情况下，滑块在某一位置在瞬间速度 也可依照式(2-3-1)来求得，则根据运动学公式可知，滑块的加速度为
“瞎1 (2・3・2)
式中的n和血分别为物体运动的初速度为末速度，S为对应于们和V2两点间的距离。若 测岀珥、U2和S,则运动物体加速度可求。
气垫导轨与水平面的夹角为a
则
g=a/sin a
【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:
1—导轨27电门？ Y蟄黝4—亥岐尺5T2气管6T樹器L滑块
它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再山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 在力学实验中山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，〜,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
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图
7
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山小孔喷出时，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。根据实验要求，滑块上可以安装挡板、 重物或舷码。滑块两端除可装缓冲弹簧外，也可装尼龙