气垫导轨测量重力加速度

实验目的

利用气垫导轨和光电门测出滑块下滑的加速度，进而求出重力加速度。

实验原理

气垫使摩擦可忽略，滑块沿倾角为θ的导轨下滑时 a=g·sinθ，故 g=a/sinθ。设导轨两支点间距为L，垫块高为h，则 sinθ=h/L。遮光片宽度为d，通过光电门的时间为Δt，则速度 v=d/Δt，再由 v2²−v1²=2as 求出a。

实验器材

• 气垫导轨
• 气源
• 滑块
• 遮光片
• 光电门（两个）
• 数字计时器
• 垫块
• 游标卡尺
• 刻度尺

实验步骤

1. 接通气源，调节导轨至水平，滑块能静止在导轨上。
2. 在一端支脚下垫上垫块，用刻度尺测出h和L。
3. 用游标卡尺测出遮光片的宽度d，装在滑块上。
4. 固定两个光电门，测出它们之间的距离s。
5. 让滑块从上端由静止释放，记下通过两光电门的时间。
6. 算出两处速度和加速度a，再由 g=aL/h 求出g。

实验现象与结论

滑块在气垫导轨上沿斜面平稳下滑，通过下方光电门的时间比上方的短，说明速度在增大。多次测量后算得的g在9.8 m/s²附近。误差主要来自导轨未调平、残余阻力和长度测量。

注意事项

• 先开气源再放滑块，实验结束先取下滑块再关气源。
• 无气流时不要在导轨上推动滑块，以免划伤导轨。
• 滑块要轻拿轻放，避免撞击导轨两端。

常见问题

为什么用气垫导轨做这个实验？

气垫使滑块与导轨间几乎没有摩擦，加速度更接近 g·sinθ，测量误差小。

遮光片越宽越好吗？

不是。遮光片越窄，d/Δt 越接近瞬时速度，测量越准确。