气垫导轨测定重力加速度

气垫导轨测定重力加速度实验报告

实验名称：气垫导轨测定重力加速度 实验日期 ____________

温度___________压力___________ 同组者 ___________

一、实验预习部分(实验前完成，并检查，教师签名) 1，实验目的：

1）学会使用气垫导轨和数字毫秒计。 2）掌握测量速度和加速度。

3）观测、验证简谐振动的运动规律。

2，实验原理：

物体作直线运动时，如果在△t时间间隔内，通过的位移为△x，则物体在△t的时间间

隔内的平均速度V为：

V??x （1） ?t当△t趋近于零时，平均速度的极限值就是该时刻（或是该位置）的瞬时速度。 当滑块在气垫导轨上运动时，通过测量滑块上的档光板经过光电门的档光时间△t和测量档光板的宽度△x（见图2-1）。即可求出滑块在△t时间内的平均速度v。由于档光板宽度比较窄，可以把平均速度近似地看成滑块通过光电门的瞬时速度。档光板愈窄，相应的△t就愈小，平均速度就更为准确地反映滑块在经过光电门位置时的瞬时速度。

在水平的气轨上的滑块，如果受到水平方向的恒力作 用，则滑块在气轨上作匀加速度运动，分别测量滑块通过 两个光电门时的初速度V1和末速度V2，并测出两个光电 门的间距S，则滑块的加速度a 为：

V?V1a?2 (2)

2S在水平的气轨的倾斜度调节螺丝下面，垫进垫块。 图 2-1 挡光板

如图2-2所示，使导轨倾斜，滑块在斜面上所受的合力为mgSinα 是一个常量，因此，滑

22块作加速度直线运动，即：

a?gSin??g?h （3） L式中L为导轨地脚螺丝间的距离，h为垫块的厚度。由（2）（3）两式可得：

(V22?V12)L （4）g?2hs

3，操作原理和注意事项：

1 气垫导轨使用注意事项

1）导轨表面和滑块都是经仔细加工，两者配套使用，不要随意更换。实验中严禁敲、 碰、划伤破坏表面的光洁度。导轨未通入压缩气体时，不许将滑块放在导轨上面 滑动，滑块要夹装或调整档光板时，要把滑块从导轨上取下，装好后再放上去， 以防挫伤表面。

2）实验前，导轨表面和滑块内表面要用棉花沾少许酒精擦洗干净。实验完毕，要先 取下滑块，把所有的附件放入附件盒，然后再关掉气源。 2 数字毫秒计的使用注意事项：

毫秒计是精密仪器，使用前应仔细阅读有关附录，如果仪器发生故障，要及时向 教师反映，不得自行随意乱按面板按键。

4，实验仪器：

气垫导轨、滑块，数字毫秒计，弹簧。

5，实验步骤：

1) 接通数字毫秒计

1）将数字毫秒计开关打开，显示屏上显示“P”，表示数字毫秒计处于待测状态。

2）将输入选择键置于白炽灯，光电门上的小灯珠亮。 3）将功能/修改键置于P1。 4）将时标/预置键置于0.1ms ( 即显示屏上的左边第1位)。

5）用铅笔杆对任一光电门作短暂挡光，毫秒计开始计时，显示屏上左边第1位出现 “一”杆，若再档一下光，毫秒计就显示数据，表示毫秒计光电系统正常工作。 6）按复位键进行更换测量方式。然后重新选用功能/修改键设定仪器测量方式。 2) 调节气垫导轨水平 1）滑块静止判断法：通气后将滑块置于导轨上的任何位置，若滑块都能静止不动（或

基本上不动），则可认为导轨已调平，否则，继续调单脚螺丝，直到水平为止。 2）滑块运动判断法：将功能/修改键置于P2方式，滑块插上空心档光板，让运动的 滑块以一定速度先后通过相距约50cm的两个光电门，若毫秒计上，显示的两个 时间?E1,E3?两近似相等，则可认为导轨已调水平，否则要继续调节螺旋，直到水 平为止。

3）调水平后，在导轨的一端垫上一块厚1.00cm的垫块，使导轨倾斜。

4）调整光电门的位置。将光电门S1置于标尺100.00cm处，S2置于标尺的50.00cm 处，使S1S2?50.00cm。

5）让滑块从导轨的高端自由滑下，测出滑块经过第一个光电门和第二个光电门的 档光时间?t1和?t2。（用空心档光片，挡光片的宽度为?x。）重复测量8次， 并确定滑块经过两光电门位置的速度、加速度及其不确定度。

6）把垫块换到导轨的另一端，按照步骤5再测，两次取平均值。 7）用（4）式计算重力加速度。

老师签字：

二，实验操作部分

6，实验数据记录表(根据实验内容设计)及数据记录：

t1(s)

7，实验数据与分析：(计算重力加速度测量平均值及不确定度)

t2(s) t1(s)(垫块在另一端) t2(s)(另一端) Δx(cm) S(cm) h(cm) L(cm)

8，实验总结：

老师签字：