实验一.在气垫导轨上加速度
一. 实验目的：
1. 掌握在气垫导轨上测滑块的速度和加速度的一种方法； 2. 学习使用气垫导轨和电脑计时器。
二. 实验仪器和器材：气垫导轨、气源、电脑计时器、滑块、垫块、钢卷尺等。
三. 实验原理：
物体做直线运动时，如果在某时刻t到t+Δt的时间间隔内，物体运动通过的位移为Δx，则物体在该Δx的时间间隔内的平均速度为
?xv?
?t该时刻t的瞬时速度v为
?xv?lim
?t显然，Δx越小，v就越接近于瞬时速度v 。在实验中要测量物体在某时刻（或某位置）的瞬时速度是无法实现的。通常是选取较小的Δx，以保证Δt很小，在一定的误差范围内用平均速度代替瞬时速度。
如图2-1所示，在气垫导轨组成的斜面上，A、B均是光电门，分别用v1和v2表示滑块通过光电门时的瞬时速度，用t表示滑块从A滑到B所用的时间。滑块由静止出发沿斜面下滑作匀加速直线运动（摩擦阻力忽略不计），则有
ABv2qNanqmgsiv1mgLh
图2-1
v1??x?t1 ?x?t2
v2?a?v2?v1t
由上式可见，只要测出v1、v2和t就可算出物体的加速度a 。此外，设加速度的理论值为a0 ，根据牛顿第二定律可得：
F?ma0
mgsinq?ma0 a0?gsinq
hhsinq≈tgq=a0=g当θ很小时，有L，则有 L
由上式可见，在已知本地区重力加速度g的情况下，只要测出h和L，就可算出物体加速度的理论值a0 。
四. 实验步骤：
1. 接信号线，插导气管；
2. 导轨调平：静态调平，动态调平；
3. 用钢卷尺测出L,并在导轨单腿下垫两个垫块；
4. 将电脑计时器调至“加速度a”功能，并按下转换键，将遮光板宽度设定为“3 .0”；
5. 按要求测量5次；
6. 整理仪器，让老师检查数据。 五. 注意事项
1. 开机：先开气源，后放滑块；关机：先把滑块从导轨上拿下，然后再关气源。不允许在气源未开时将滑块在导轨上来回摩擦；
2. 每次测量时，滑块下滑的起点应放到同一位置。 六. 实验纪录：
h= mm； l= mm； Δx= mm
次数 Δt1/ms Δt2/ms t / ms v1/cm.s-1 v2/cm?s-1 a/cm?s-2 1 2 3 4 5 表2-1
七. 计算结果： g = 9.7882 m?s-2 ;
a? m?s-2 ;
a0? m?s-2
E?|a?a0|?100?
八. 气垫导轨简介：
气垫导轨是一种阻力极小的力学实验装置。是一个长1.5m的三角形铝合金空腔，其一端封闭，另一端为进气口。利用小型气源将压缩空气压入导轨空腔，再从导轨表面上的小孔喷出气流，在导轨与滑行器之间形成一层很薄的气膜，将滑行器浮起，使滑行器能在导轨上作近似不受阻力的直线运动，极大地减小了在力学实验中由于摩擦力的存在而出现的误差，使实验结果接近理论值，实验现象更加真实、直观和易于接受。
九. MUJ-5C计时计数测速仪简介：
MUJ-5C计时计数测速仪可简称为“电脑计时器”。本仪器以单片微机为核心，配有合理的控制程序，操作简单，使用方便。具有计时1、计时2、加速度a、碰撞、重力加速度、周期T、计数、信号源、等8种功能。现将部分功能介绍如下：
1. 计时1（s1）：测量对任意光电门的挡光时间，可连续测量。自动存入前20个数据，按下“取数”键可查看。
2. 计时2（s2）：测量光电门两次挡光的间隔时间，可连续测量。自动存入前20个数据，按下“取数”键可查看。
3. 加速度（a）：测量带有U型遮光板的滑行器通过两个光电门的时间或速度及通过两个光电门之间这段位移所用的时间或加速度。测量时本机会循环显示下列数据：
1 —— 第一个光电门
××××× —— 第一个光电门的测量值（Δt1或v1） 2 —— 第二个光电门
××××× —— 第二个光电门的测量值（Δt2或v2） 1-2 —— 第一至第二个光电门
××××× —— 第一至第二个光电门的测量值（t或a） 注意：如果要进行新的测量，则必须按“功能”键清零。 4. 周期（T）：测量周期可选用两种方法，即设定周期数和不设定周期数。
a) 设定周期数：按下“转换”键不放，确认显示出您所需的