卢肖然，马 彬，邓 莉，张诗按，国泽镕，李浩源

(华东师范大学 物理与电子科学学院，上海 200241)

气垫导轨可以模拟无摩擦环境，是测量瞬时速度、加速度、牛顿第二定律、碰撞实验的重要教学仪器。实验中利用气垫导轨气孔喷出气体，形成气膜，使滑块产生悬浮，有效减小运动过程中滑块与导轨之间的滑动摩擦，从而较准确地测量重力加速度，验证牛顿第二定律、动量守恒定律等实验。然而在实际实验操作过程中，气垫导轨虽然可以减小滑动摩擦带来的实验误差，但气泵气流分布不均、气压不稳定等都会对实验测量结果造成的更复杂的实验系统误差，为实验数据的分析带来困难[1-10]。

本文中，我们聚焦空气黏滞阻力对测量精度的影响，分析了气泵不同气流强度、滑块速度、气压分布导致气垫导轨对运动滑块的气体摩擦力及滑块瞬时速度测量的影响，基于分析结果提出在重力加速度加入修正项，可以减小空气黏滞阻力对实验测量结果的影响，为优化实验方案提供参考。

1 实验原理

图1为滑块瞬时速度测量的实验装置。

图1 滑块瞬时速度测量的实验装置

先将气垫导轨AB调至水平状态，将导轨一端AO抬至不同高度，使导轨形成不同倾角θ。光电门P1和P2分别放置在导轨上，其位置可以随意调整。遮光板固定在滑块上，总质量为m。设实验中滑块通过第一个光电门P1时的瞬时速度为v1，通过第二个光电门P2时的瞬时速度为v2，滑块在导轨上滑动的加速度为a，P1、P2之……