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】:; 。【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, ) (vff?。物体下滑物体下滑时: ) ( 下下1 ma f- sin mg ??物体上滑时: ) ( 上上2 ma f sin mg ???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4h l2 aa sin 2 aag 3aam sin 2mg ?????????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 ~ 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、滑块滑块装置滑块是在导轨上运动的物体,一般用角铝制成,内表面