实验二气垫导轨实验.docx

精品文档
实验二气垫导轨的应用
气垫导轨是为消除摩擦而设计的力学实验仪器，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩 空气，使导轨表面与滑行器之间形成一层很薄的“气垫”将滑行器浮起，使运动时的接触 摩擦阻力大为减小，从而可以进行一些较为精确的定量研'（静止释放点）和B'（速度测量点）处导轨的高度差，此值不便直接测量， 由图4中两个相似三角形可得
图4用气垫导轨验证机械能守恒定律
hf =
AB' ~AB
通过测量AB '、AB的长度（使用导轨侧面的米尺）及垫块的高度h （使用游标卡 尺），间接测出高度h'。
u的测量
滑行器上距离电挡光边缘经过B'处光电门时使用的时间为M，我们用At内的平
均速度来近似代替滑行器经过B '处的速度u，所以u =半
At
【实验步骤】
调平气垫导轨。应将气垫导轨的纵横两个方向都调平。横向调平时细心调节双脚螺 旋B中的一个螺旋的升降，直到滑行器与导轨两测的间隙相等为止（已由实验室调好。 纵向调平时，调节单脚螺旋A的升降，先粗调，后细调。
（1） 粗调：打开气源，使滑行器浮起，将滑行器先后放在导轨左端和右端，由静止释放， 观察其是否向左右自行滑动，若向某个方向滑动，就表明导轨未调平，该方向低。细心 调节单脚螺旋的升降，直到滑行器基本上可以静止在导轨上任意位置为止。
（2） 细调：细调采用单向动调法，接通J0201—CHJ存储式数字毫秒计的电源，选择功 能为间隔计时， cm处，然后，将滑行器拉止 左端，用手向右轻推，使滑行器以中等速度（30-60 cm/s，-） 滑行，数字毫秒计测量出^x经过光电门1和光电门2所用的时间△^和^t2,反复细心 调节单脚螺旋A，使△t1=At2o由于气垫的粘滞力和空气阻力等影响，滑行器通过两光电 门的时间很难完全相等。如果
At - At
1 <2%
At
1
这时，就可以认为气垫导轨已经处于水平状态。
测量A'和B'之间的距离A B'
气垫导轨调平后，在单脚螺旋A下垫一块垫块。将滑行器拉到导轨左端A'处，记录
滑行器正中间处的标尺读数X； （ cm左右）。此时，只需要右端光电门。记录光电门 A
精品文档
所附箭头处的标尺读数XB （ cm左右）。则AfBf = x； - XA。
使滑行器从A'处静止状态滑下，测出滑行器经过B 处光电门所用的时间△*重 复5次，求A F o
4•用游标卡尺测出垫块高度%，沿不同方位测量5次，求出气o
在单脚螺旋A下垫两块垫块，重复步骤3，求出A o
2
重复步骤4,求出%o
用游标卡尺测出两个挡光区之间距离Ax，在不同部位测量5次，求出A o
计算出 h', h',u ,u , E , E °
12 12 12
【测量记录和数据处理】
x = cm x = cm AB = x - x = cm
x =
cm
x =
B
cm
Af B' = xf — xf = BA
cm
A
实验次数
1
2
3
4
5
平均值
% (s )
A,=
At2 (s )
△'2 =
h (mm)
七=
h (mm)
h =
x (mm)
x (mm)
Ax (mm )
h'一人；h' = cm
cm
cm / s
h'=竺 h =
2 AB 2
Ax
u =
At
i
Ax
2 At
cm / s
一 . u 2
E = 1 ~^-^ = %
2 gh]
――u2
E = 1 — = %
2 gh
2
【注意事项】
接通气源即有气流输出，泵的出气压力可用选钮调节，请尽量使用低挡位输出， 则不仅可以减少噪音、降低功率损耗和出气温度，而且可延长电机寿命。
因泵内电机所发热量全靠输出气流带走，故不仅必须保证进气孔上无脏物，亦要
保证所用气轨出气畅通，出气温度须小于60°C。
准备好实验后再开气源，尽量缩短气泵连续工作时间。
导轨工作面和滑行器内表面不要用手触摸。
严禁在未通气的情况下将滑行器放在导轨工作面上滑动，以免划伤导轨表面。
【思考题】
如何鉴别气垫导轨已经调平？
滑行器势能的减少值并不完全等于滑行器动能的增加值，试分析产生误差的原因？
二、验证牛顿第二定律
【实验目的】
利用气垫导轨测定速度和加速度。
验证牛顿第二定律。
【实验原理】
速度的测定
物体作直线运动时，平均速度为莅=段，时