实验题目 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究

【目的要求】

1、用倾斜气垫导轨测定重力加速度； 2、分析和校正实验中的系统误差。

【仪器用具】

气轨、滑块、空气压缩泵、光电门、通用电脑计数器、卡尺等。

【实验原理】

倾斜气垫导轨上滑块下滑运动的加速度a与重力加速度g的关系：

mamgsin

其中θ为导轨倾斜角。m为滑块质量。上式是滑块运动时不计阻力。实际上滑块在倾斜气轨上运动虽然没有直接接触，但仍有摩擦力。它是空气层的内摩擦阻力，其阻力的大小与滑块的平均速度成比例即：

F阻bv

式中b为比例系数，也称为粘性阻尼常量。当考虑空气层的内摩擦阻力时滑块的运动方程为：

mamgsinbv

整理后，重力加速度g等于:：

bvamgsin

此实验将依据该式去求重力加速度g.

其中，

vAvBhmvABvBAsin.....v......b....l2s2

..vABvAvB...vBAvBvAL是导轨两支点的距离，为导轨倾斜时两支点的高度差，s是两光电门的距离，m滑块的总质量。

vA、vB是滑块滑动去时经过A、B两光电门的速度（vAdd...vB）tAtBddvA、vB是滑块滑动回时经过A、B两光电门的速度（vA...vB） tAtBtA、tB是滑块去时通过A、B两光电门时的时间，tA、tB是滑块回时通过A、B两光电门时的时间，d为挡光片的宽度。vBvAa是倾斜气垫导轨上滑块下滑运动时的加速度，有匀加速运动的公式atAB。

【实验内容及要求】

1、将气垫导轨调水平。

静态调平：安装好光电门，将滑块放在两光电门中间，若滑块静止不动，则导轨为静态水平。

动态调平：

（1）滑块从A向B运动时，vAvB；相反时vBvA。由于挡光片宽相同，所以AB时tAtB,相反时tBtA.

(2)由A向B运动时的速度损失vAB，要和相反运动时速度损失vBA尽量接近。2、测粘性阻尼常量b.

mVABVBAm(VAVB)(VB,VA,)

bs2s2n 1 2 3 4 vA/cm/s vB/cm/s vB, /cm/s vA, /cm/s bi/ b bbi n

3、用直尺测导轨支点距离L(cm): 读数误差(mm) 仪器误差(mm) 1 2

起始读数L1(cm) 终点读数L2(cm) 导轨支点距离L=L2-L1(cm) 支点距离平均值L(cm) 4、测滑块在不同h下的倾斜导轨上下滑时的vA vB vAB, 从而求a. g及V。 垫块个数 1 2 3 4 5 平均 垫 块 高h/cm vA/单位 vB/单位 aAB/单位 v/单位 a/gi/单单位 位 gg2g3g4g5 g15不计系统误差求g的标准不确定度。（注：称滑块的总质量m.: ） 【思考题】使用气垫导轨应注意什么？