實(shí)驗(yàn)四 傾斜氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動(dòng)的研究

1、實(shí)驗(yàn)四 傾斜氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動(dòng)的研究 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用傾斜氣墊導(dǎo)軌測(cè)定重力加速度 2. 分析和校正實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差 實(shí)驗(yàn)儀器 氣軌 滑塊 光電門(mén) 通用電腦計(jì)時(shí)器 游標(biāo)尺 墊塊   導(dǎo)軌介紹：導(dǎo)軌由中空三角鋁材制成。軌面兩側(cè)各有兩排直徑為 0 。 4 到 0 。 6mm 的噴氣孔。導(dǎo)軌一端裝有進(jìn)氣嘴，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入管腔后，就從小孔噴出，在軌面與軌上滑塊之間形成空氣膜，此即氣墊。將滑塊從導(dǎo)軌上托起約 0 。 15mm ，從而把滑塊與導(dǎo)軌之間接觸的滑動(dòng)摩擦變?yōu)榭諝鈨?nèi)部層之間的內(nèi)磨擦，極大地減小了磨擦力的影響。   滑塊介紹：它用角形鋁材制成，其兩側(cè)內(nèi)表面和導(dǎo)軌面精密吻合?；瑝K兩端

2、裝腔作勢(shì)有緩沖器，其上面可安置擋光片或附加重物   通用電腦計(jì)時(shí)器：它由單片微處理器，程序化控制，是一種最新設(shè)計(jì)的智能化儀器。下面主要介紹面板各個(gè)部位的功能和操作 前面板 1- 測(cè)量頻率輸入口 2- 顯示屏 3- 功能轉(zhuǎn)換指示燈 4- 測(cè)量單位指示燈 5- 功能選擇復(fù)位鍵 6- 數(shù)值轉(zhuǎn)換鍵 7- 取數(shù)鍵 8- 電磁鐵 后面板 1-P1光電門(mén)插口（外側(cè)兼電磁鐵插口） 2-P2光電門(mén)插口 3-頻標(biāo)輸出插口 4-電源開(kāi)關(guān) 5-電源線。 功能鍵 -用于十種功能的選擇及取消顯示數(shù)據(jù)。如按下功能鍵前，光電門(mén)遮過(guò)光，則清O，功能復(fù)位。如沒(méi)有遮過(guò)光，則按功能鍵可以選擇你所要的測(cè)量，到那個(gè)部位時(shí)，這個(gè)

3、燈亮說(shuō)明現(xiàn)在選擇了這個(gè)亮燈的測(cè)量。 轉(zhuǎn)換鍵 -用于測(cè)量單位的轉(zhuǎn)換。（選擇擋光片寬度） 使用氣墊導(dǎo)軌時(shí)的注意事項(xiàng)： （ 1）防止碰傷和滑傷導(dǎo)軌表面 （ 2）檢查氣孔時(shí)可以用一小紙片放在上面看是否通暢 （ 3）使用前最好先用酒精擦拭導(dǎo)軌外表面和滑塊的內(nèi)表面 （ 4）未通電時(shí)嚴(yán)禁手持滑塊在導(dǎo)軌上滑動(dòng) （ 5）實(shí)驗(yàn)后要在通氣的情況下取下滑塊，然后用布罩保護(hù)。 原理   傾斜軌上的加速度 a與重力加速度g的關(guān)系 設(shè)導(dǎo)軌傾斜角為 ，滑塊質(zhì)量為m，則有 ma=mg sin -（5-1） 上式只有滑塊滑動(dòng)中不存在阻力的前提下才成立。實(shí)際上滑塊在氣軌上運(yùn)動(dòng)中仍然有阻力，阻力來(lái)原于空氣層的內(nèi)摩擦，其阻力

4、和平均速度成比例即 F=bv -（5-2） 上式中的比例系數(shù) b稱(chēng)為粘性阻尼常量。考慮到這個(gè)力，式（5-1）應(yīng)為 ma=mgsin-bv 整理后，重力加速度 g等于 g=（a+bv/m）/ sin-（53）本實(shí)驗(yàn)正是要依據(jù)式53來(lái)求重力加速度。   導(dǎo)軌的調(diào)平 調(diào)平導(dǎo)軌是將平直的導(dǎo)軌調(diào)成水平方向，但是，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的導(dǎo)軌都在一定的彎曲，因此調(diào)平的意義是指將光電門(mén) A和B所在的兩點(diǎn)調(diào)到同一水平線上。如圖 假設(shè)導(dǎo)軌上 AB兩點(diǎn)在同一水平線上，則在AB間運(yùn)動(dòng)的滑塊因?qū)к墢澢鷮?duì)它運(yùn)動(dòng)的影響可以抵消，但是滑塊與導(dǎo)軌還存在少許的阻力所以以速度通過(guò)A門(mén)的滑塊，達(dá)到B門(mén)時(shí)，速度v B， 將有以下結(jié)果：

5、 v A v B - （54） 由于阻力形成的速度損失等于 V=bs/m.式中了為粘性阻尼常量，S為光電門(mén)AB間的距離，m為滑塊的質(zhì)量。參照上述討論可以提出如下檢查調(diào)平的要求：   滑塊從 A-B運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于擋光片寬度相同，因此時(shí)間上也有相反的關(guān)系。   由 A到B運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的損失和B到A的速度損失應(yīng)當(dāng)盡量接近。（通常b的值在25 X 10 -3 千克每秒間）   求阻尼常量 b 調(diào)平氣軌后，測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的速度損失，然后按下式計(jì)算 b=m/s （V AB + V BA ）/2 -（5-5） 測(cè)量速度的變化量時(shí)一定要滑塊速度小，且推動(dòng)時(shí)要注意使它平穩(wěn)。   加速度 a的測(cè)量 測(cè)量加速度可以由下式計(jì)出 a=d/（t AB -t A /2+t B /2）（1/t A -1/t A ） 式中 t A t B 為滑塊擋光片通過(guò)AB 門(mén)的時(shí)間長(zhǎng)度，t AB 為擋光片第一前沿由A門(mén)到B門(mén)的時(shí)間。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 ：首先調(diào)平氣軌，然后測(cè)出 b 將氣軌的一端墊高，測(cè)出墊高的高度H和墊點(diǎn)和另一支點(diǎn)的直線距離L 由于 sin =H/L 從而由下式算得當(dāng)?shù)氐膅 g = （a+bv/m）/ sin 多墊幾次不同的高度墊塊，從而多算得幾次a，這樣就可以得到多個(gè)g