大学物理实验气垫导轨测重力加速度.docx

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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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择开关：为了便于读出计时结果，根据测量的不同需要，毫秒计数字 的时间可以长久保留，也可以短暂保留。当清零方式选择开关置于“手动”位置 时，数字窗中显示的时间数字，只有在按动手动复位按钮放可消除。否则会长时 间保留下去，并会累加到毫秒计以后的时间数字上。当该选择开关置于“手动” 位置时，数字窗中显示的时间数字经过一定时间间隔后会自动回零。
延时按钮：当清零方式选择开关置于“手动”位置时，数字窗中显示的时间数字 保留的时间长短由此按钮控制。旋转此钮时，显示时间的长短在0~3s间连续可 调。
手动复位：当轻灵方式选择开关置于0. Is, 1ms, 10ms三种，由测量需要而 选择适当档位。时基补通，对应显示数字所代表的时间长短不同，其仪器的最大 误差也不同。例如，数字窗中显示数为2677,,时间为2677 X 0. lms=267. 7ms,为 0. 1ms ;而对于时基为 1ms,则时间为 2667 X lms=2667ms, 为 1ms o
注意：在轨道没有充气的情况下，不要将滑块拿下或取下，更不要在导轨上 滑动滑块！
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At,则滑块通过光电门的平 均速度为：
V=L / At
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V1和V2则滑块的加速度：
a=(V2—Vi) /At
气垫导轨与水平面的夹角为a，则
g=asin a.
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，
f = f (V) o
物体下滑
物体下滑时:
mg sin 6 - f 下=ma 下
物体上滑时:
mg sin。+ f 上二 ma 上
(2)
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'
2mg sin。= m (a± + a h)
a上+a下_2上+2卜1
(4)
8 2 sin 6
X 一
2