在中学或大学的物理实验室里,气垫导轨是个常见的设备,不管是做匀速直线运动实验,还是研究动量守恒,都得用它。不过用之前有个很关键的事,就是得把它调平,要是没做好气垫导轨水平调节,滑块在上面滑的时候要么往一边偏,要么速度忽快忽慢,最后实验数据肯定不准,白费半天劲。所以今天就跟大家聊聊怎么一步步把气垫导轨调平,不用复杂的术语,咱就说实在的操作方法。
首先得准备好要用的东西,别等开始调了才发现少这少那。最核心的是水平仪,一般实验室里的水平仪是那种带气泡的,平不平就看气泡在不在中间;然后是扳手,因为气垫导轨下面通常有几个调节螺钉,得用扳手拧;还有就是实验台本身,得先确认实验台是稳的,要是实验台本身就晃或者一边高一边低,那再调导轨也没用。可以先把实验台表面擦干净,没灰尘杂物,再用手轻轻按按台面,看看有没有明显的晃动,确认台面没问题了,再把气垫导轨放在台面上,放的时候尽量让导轨居中,别歪歪斜斜地靠在边上。
接下来是初步调平,这一步就像咱们在家铺桌子,先大致弄平。先找到气垫导轨下面的调节螺钉,一般有两个,分别在导轨的两端。刚开始的时候,把两个螺钉都拧到差不多的高度,让导轨看起来不会明显倾斜。然后把水平仪放在导轨的中间位置,注意水平仪要放正,别歪着放,不然看不准。这时候盯着水平仪里的气泡,要是气泡偏向左边,就说明导轨的左边比右边高,这时候就用扳手把左边的调节螺钉稍微往下拧一点,或者把右边的螺钉往上拧一点,拧的时候慢一点,别一下子拧太多,拧一点就看看气泡的位置,直到气泡差不多在水平仪的中间位置,初步调平就完成了。
初步调平后还不够,得做精细调节,不然可能中间平了,两端还是歪的。这时候把水平仪从导轨中间移到左端,放在导轨左端的平稳位置,再看气泡的情况。要是气泡偏向右边,说明导轨的左端比右端低,这时候就把左端的调节螺钉往上拧一点,边拧边观察气泡,直到气泡在中间。然后再把水平仪移到导轨的右端,同样放平稳,看气泡的位置。如果气泡偏向左边,就说明右端低,把右端的螺钉往上拧一点,直到气泡居中。这一步可能需要来回调个两三次,因为调了左端可能会影响右端,调了右端又可能影响左端,耐心点,慢慢调,直到把水平仪放在导轨的中间、左端、右端这三个位置时,气泡都能保持在中间,这样导轨的水平状态才够稳定,气垫导轨水平调节到这一步,才算把主要工作做好了。
调完之后不能直接就用,还得检查一下,确认没问题才行。这时候可以打开气垫导轨的气源,让导轨表面形成一层气垫,然后把滑块放在导轨上,轻轻推一下滑块,让它沿着导轨滑行。要是滑块能沿着导轨直着滑,速度也没明显的变化,滑到两端的时候也不会往一边偏,那就说明调平成功了。但要是滑块滑着滑着就往一边跑,比如一直往左边偏,那就说明左边还是有点低,得再把左边的调节螺钉往上拧一点,再试一次。有时候可能滑块滑行的时候速度会越来越快,这也是因为导轨有倾斜,得再根据情况微调。另外,检查的时候可以多试几次,推滑块的时候力度轻一点,别太用力,这样更能看出导轨是不是真的平了。
还有一些小细节要注意,不然可能会影响调平的效果。比如调节螺钉的时候,别用太大的劲拧,要是把螺钉拧太紧,可能会损坏导轨的底座,以后再调的时候就不好拧了;也别拧太松,不然导轨会晃。水平仪用之前最好先检查一下,比如把它放在已知平的桌面上,看看气泡是不是在中间,要是水平仪本身不准,那调出来的导轨肯定也不平。另外,要是气垫导轨用了挺久的,可能导轨表面会有磨损或者变形,这时候调平的时候就要多测几个位置,除了中间、两端,还可以在导轨的 1/4 处、3/4 处也放水平仪测一测,确保整个导轨表面都是平的。
做好气垫导轨水平调节,其实也不是多难的事,关键就是耐心和细心,一步一步来,别着急。刚开始可能会觉得气泡总不听话,调了半天还偏,但多试几次就熟练了。毕竟这一步做好了,后面的实验才能顺利进行,数据也能更准确,不然实验结果出了问题,还得回头重新调导轨,反而更费时间。所以不管是学生做实验,还是实验室的老师准备设备,都别小看这调平的步骤,认真做好每一步,才能让气垫导轨发挥应有的作用。