大学物理气垫导轨测重力加速度实验设计性实验
本实验旨在通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，并研究测量误差来源及其对结
果的影响。
实验原理
在地球表面，一个质量为 m 的物体所受到的重力加速度可以表示为：
g = G*M/r^2
其中，G 为引力常数，M 为地球质量，r 为该物体与地心的距离。根据上式，可以直
接测量出地球表面的重力加速度 g。
在本实验中，将采用气垫导轨的方法进行测量。在气垫导轨上，可以使得质量为 m
的物体受到一个近似为零的水平支持力 F，因此在垂直方向上只受到重力 Fg 的作用。则有：
Fg = m*g
为了消除气垫导轨与地球表面之间的接触，则需要在导轨上加装一个固定的磁铁系统，使得导轨与地面之间的间隙不超过导轨高度的 1/10。在磁铁的作用下，导轨可以在空气
垫的支持下在地面上滑动，实现对物体的测量。
实验步骤
1. 在实验台的支架上固定气垫导轨，并调整导轨支架的高度，使得导轨与地面之间
的距离为导轨高度的 1/10。
2. 在气垫导轨上放置一个质量为 m 的物体，并用卡尺等工具准确测量物体的直径
d。
3. 打开气垫系统，使得气垫导轨充满气体，并使用气垫导轨上配备的手动推进器将
物体移动到高度为 0 的位置。
4. 记录气垫导轨的长度 L 和物体的初始位置，并用一个秒表来记录物体向下移动一
定距离所需的时间 t。
5. 根据垂直方向上的运动规律，求出物体下降的平均加速度 a，即：
a = 2L/(t^2)
7. 重复实验多次，取平均值，得到地球表面的重力加速度 g 的最终测量值。
注意事项
1. 在实验前需要对气垫导轨及磁铁系统进行充分的清洁和调整，以保证气垫导轨能够在地面上畅通无阻地运动。
2. 需要准确测量物体的直径，以消除测量误差。
3. 实验中尽量保持实验环境的稳定性，避免因环境变化而引起的误差。
4. 重复实验多次，取平均值，以提高测量结果的准确性。
结论
通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，可以得到较为准确的测量结果，并通过分析误差来源，可以采取相应的措施来提高实验精度。此外，本实验还可以为学生提供基本物理测量技能的训练，有助于提高学生对物理实验的兴趣和认识。
