一、實驗目的
(1)熟悉氣墊導軌的構造，學習正確的調整方法。
(2)熟悉用光電計時系統測量短時間的方法，從而學會測量物體運動的速度和加速度。
二、實驗儀器
本實驗使用的實驗儀器主要有氣墊導軌、計時計數測速儀、2個光電門、滑塊、U 型擋光片、T形擋光片、氣源等。
1.氣墊導軌的結構
(1)導軌。由長~2m的三角形鋁管制成，要求平直度較高，軌面經過精密加工，打磨平滑，兩側各有兩排相互錯開、等間隔、孔徑為~的小孔，導軌一端封死，另一端裝有進氣嘴，壓縮空氣由這裡進入管腔後，從小孔噴出。導軌兩端還裝有緩衝彈簧，有的導軌一端還有氣墊滑輪。整個導軌透過一系列直立的雙頭螺栓安裝在工字鋼樑製成的底座上，底座下面有 3 個底座螺釘可供調水平用。
(2)滑塊。由10~30cm長的角鋁製成，內表面經過細磨，與導軌兩個側面精確吻合。
(3)計時裝置。由數字毫秒計與光電門組成。
(4)氣源。一般小型氣源使用吸塵器，要求氣壓穩定、流量適當、消音減振及空氣濾清。滑塊以托起 100~200μm為宜。
2.氣墊工作原理
滑塊能飄浮是因為有“氣墊效應”。滑塊與軌面都經過精密加工，可以很好地吻合。當導軌中小孔噴出空氣後，在滑塊與導軌之間形成一個薄空氣層——氣墊，在滑塊邊緣，不斷有空氣逸出，同時，小孔又不斷向氣墊補充空氣，使氣墊得以維持存在。這是一個簡單的耗散結構。我們可以近似地把氣墊看成密閉氣體，在其中應用帕斯卡定律，小孔中的壓強等量地傳遞到氣墊各處，由於滑塊與氣墊接觸面積大，受到很大的壓力(方向向上)，所以被托起飄浮、因此，滑塊並不是被氣流吹起來的，而是被氣墊托起的。
3.使用氣墊導軌的注意事項
(1)要保持氣墊導軌表面的平直度和光潔度，不允許使用任何東西敲碰軌面（特別注重電門、滑塊等元件的碰擊)。
(2)滑塊在出廠前一般都是與導軌配套加工，因此，使用時不要隨意調換。
(3)為避免滑塊與氣軌擦傷，必須做到實驗時，光先接通氣源後放滑塊；實驗完畢，先取滑塊再關氣源。
(4)實驗前，用少許酒精擦洗軌面與滑塊內表面；通氣後，用小綢條檢查是否有小孔堵塞；如有堵塞，用直徑的鋼絲細心插通，注意不要擦毛孔口。
(5)導軌應放在固定堅實的平臺上，調整後不再移動。
三、實驗原理
由牛頓第二定律可知，滑塊在傾角為α的斜面上執行，滑塊在斜面上所受的力為mg sinα=ma，sinα=h\/l，計算出本地重力加速度g＝al\/h，考慮空氣阻力f的影響，當滑塊上滑時，應有mg sinα+f=maₘ，f=maₙ，求出g=(aₘ-aₙ)l\/h。
四、實驗內容和步驟
(1)調節光電測量系統正常工作。調整光敏二極體和聚光小燈泡，使小燈泡的光束正好匯豪在二極體的小孔上。使計時計數測速儀置於計時檔，檢查計時器工作時是否正常。
(2)調節氣墊導軌呈水平狀態。首先，學習氣墊導軌的使用方法，通氣後將滑塊放在導軌的3~5個等間距點位置上，如果滑塊基本不動或只做任一方向的勻速運動，則導軌已粗略調平。然後，讓滑塊在軌面自由往返滑行，使用計時功能鍵，觀察記錄計時計數測速儀顯示的時間或速度，判定氣墊導軌是否達到水平狀態。
(3)將計時計數測速儀置於“加速度”功能鍵(“速度”擋位上)，測出滑塊上安裝U型擋光片時，透過兩個光電門的瞬時速度v₁、v₂和加速度aₙ。將所測的資料和處理結果填入繪製的表格之中。
(4)將k₁端導軌墊高，滑塊上安裝U型擋光片，將計時計數測速儀置於“加速度”功能鍵(“速度”擋位上)，測出透過兩光門的瞬時速度v₁、v₂和加速度aₘ。將所測的資料和處理結果填入繪製的表格之中。
(5)用遊標尺測出墊片高度h(重複5次)，氣墊導軌三足垂直間距l（重複5次），計算得到本地重力加速度g。
(6)在滑塊上安裝T型擋光片，將計時計數測速儀置於“計時2”功能鍵(“時間”擋位上)，測出滑塊執行在光電門k₁、k₂之間的時間，然後計算出平均速度v。將所測的資料和處理結果填入繪製的表格之中。
五、注意事項
測量時，滑塊每次起始位置要儘量接近，兩光電門到起始之間的位置要適當，根據所使用的導軌來確定，儘量避免使用或少用無法調平的導軌部件。兩光電門的距離約為40-60cm，滑塊執行速度約在30~50cm\/s之間最適合。
六、思考題
(1)導軌應如何調整？如何保養？使用時應注意哪些問題？
(2)調節氣墊導軌時發現，使滑塊朝某一方向透過兩個光電門的速度一樣；反向透過時卻不一樣，這是什麼原因？需如何處理？