實驗四傾斜氣墊導軌上滑塊運動的研究

1、實驗四傾斜氣墊導軌上滑塊運動的研究實驗目的1 . 用傾斜氣墊導軌測定重力加速度2 .分析和校正實驗中的系統(tǒng)誤差實驗儀器氣軌滑塊光電門通用電腦計時器游標尺墊塊1 ?導軌介紹：導軌由中空三角鋁材制成。軌面兩側各有兩排直徑為 0。 4 到 0。 6mm 的噴氣孔。導軌一端裝有進氣嘴，當壓縮空氣進入管腔后，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。將滑塊從導軌上托起約0。15mm,從而把滑塊與導軌之間接觸的滑動摩擦變?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。2 ?滑塊介紹：它用角形鋁材制成，其兩側內(nèi)表面和導軌面精密吻合。滑塊兩端裝腔作勢有緩沖器，其上面可安置擋光片或附加重物3

2、?通用電腦計時器：它由單片微處理器，程序化控制，是一種最新設計的智能化儀器。下面主要介紹面板各個部位的功能和操作前面板1測量頻率輸入口 2顯示屏 3功能轉換指示燈4測量單位指示燈5功能選擇復位鍵6數(shù)值轉換鍵7取數(shù)鍵 8電磁鐵后面板2-P2光電門插口1P1 光電門插口（外側兼電磁鐵插口）3頻標輸出插口 4電源開關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，光電門遮過光，則清O,功能復位。如沒有遮過光，則按功能鍵可以選擇你所要的測 量，到那個部位時，這個燈亮說明現(xiàn)在選擇了這個亮燈的測量。轉換鍵 用于測量單位的轉換。（選擇擋光片寬度）使用氣墊導軌時的注意事項：（ 1）防止碰傷

3、和滑傷導軌表面（ 2）檢查氣孔時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軌外表面和滑塊的內(nèi)表面（ 4）未通電時嚴禁手持滑塊在導軌上滑動（ 5）實驗后要在通氣的情況下取下滑塊，然后用布罩保護。原理1 ?傾斜軌上白加速度a與重力加速度g的關系設導軌傾斜角為0,滑塊質量為m,則有ma=mg sin 9- （5-1）上式只有滑塊滑動中不存在阻力的前提下才成立。實際上滑塊在氣軌上運動中仍然有阻力，阻力來原于空氣層的內(nèi)摩擦，其阻力和平均速度成比例即F=bv （ 5-2）上式中的比例系數(shù)b 稱為粘性阻尼常量?？紤]到這個力，式（ 5-1）應為ma=mgsin 9-bv整理后，重力加速度

4、g 等于g= (a+bv/m) / sin 9- (53)本實驗正是要依據(jù)式 53來求重力加速度。2 ?導軌的調平調平導軌是將平直的導軌調成水平方向，但是，實驗室現(xiàn)有的導軌都在一定的彎曲，因此調平的意義是指將光電門A和B所在的兩點調到同一水平線上。如圖假設導軌上AB兩點在同一水平線上，則在 AB間運動的滑塊因導軌彎曲對 它運動的影響可以抵消，但是滑塊與導軌還存在少許的阻力所以以速度通過A門的滑塊，達到B門時，速度vB,將有以下結果：v A v B ( 54)由于阻力形成的速度損失等于 W=bs/m.式中了為粘性阻尼常量，S為光電 門 AB 間的距離， m 為滑塊的質量。參照上述討論可以提出如下

5、檢查調平的要求：1?滑塊從A-B運動時，由于擋光片寬度相同，因此時間上也有相反的關 系。2 ?由A到B運動時速度的損失和B到A的速度損失應當盡量接近。(通常 b的值在25X10-3千克每秒間)3?求阻尼常量b調平氣軌后，測量兩個方向的速度損失，然后按下式計算b=m/s 7 AB +N BA) /2 (5-5)測量速度的變化量時一定要滑塊速度小，且推動時要注意使它平穩(wěn)。4 ?加速度a的測量測量加速度可以由下式計出 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AB門的時間長度，t AB為擋光片第一前沿由A門到B門的時間。實驗過程：首先調平氣軌，然后測出 b將氣軌的一端墊高，測出墊高的高度H 和墊點和另一支點的直線距離L 由于sin芹H/L從而由下式算得當?shù)氐膅g = (a+bv/m) / sin 0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g,最后算出