自由落体法测重力加速度

山东理工大学物理实验报告

预习分	课堂分	报告分	总成绩

			微型汽油机

实验名称：自由落体法测重力加速度

仪器与用具：QDZJ-2型自由落体仪、SSM-5C计时-计数-计频仪、导线等

实验目的：1. 学会运用自由落体仪和计时仪2. 测量当地的重力加速度，掌握自由落体的运动规律．

3. 学会用逐差法处理实验数据

实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答）

【实验原理】

自由落体的重力加速度由重力产生，称为重力加速度，根本原因由万有引力产生，它与质量成正比，与距离的平方成反比。它是一个重要的地球物理常数．地球上各点的加速度数值，随该地的纬度、海拔高度及该地区地质构造的不同而不同．因而测量重力加速度对于地质勘探等具有很重要的意义．值偏大的地方则可能埋藏着重矿物，反之值偏小的地方则可能埋藏着盐类和石油．

自由落体仪主要由立柱、吸球器和光电门组成．如图1-1所示．立柱固定在三脚底座上，上端有一个吸球器，立柱上有米尺．两个光电门可以沿立柱上下移动．当用手挤压吸球器内的空气后，其内部压强将小于外部空气的一大气压强，因而大气把钢球托在吸球器口上．又由于钢球与吸球器边缘有缝隙，空气可进入吸球器，慢慢使其内部也等于一个大气压强时，钢球将自动脱落，作自由落体运动．立柱上的光电门与计时仪联接．光电门由一个小的聚光灯泡和一个光敏管组成，聚光灯泡对准光敏管，光敏管前面有一个小孔可以接收光的照射．光敏门与计时仪是按以下方式联接的．即当两个光电门的任一个被挡住时，计时仪开始计时；当两个光电门中任一个被再次挡光时，计时终止．计时仪显示的是两次挡光之间的时间间隔．

实验原理，小球从A点沿竖直方向自由下落．将两个光电门分别放在B、C处，记下B C之间的距离和小球经过B 、C两点的时间间隔，有

（1-1）

要采用逐差法处理实验数据，必须使小球相邻两次的下落时间差相等，具体到本实验，就是小球下落时，下落时间必须按照t,2t,3t,4t,5t,6t,7t,8t变化。

1．三角座 2．接球网 3．光电门 4．带有标尺的金属管 5．光电门

6．钢球 7．吸球器架 8．紧固螺丝 9．四芯插座 10．稳定器 11．调节螺丝

图1–1 自由落体测定仪

【实验步骤】

1．打开计时仪的电源开关，四芯线两端分别接光电门和计时仪的光电插孔，注意四芯线插头和插孔的一一对应，不要插错方位．

2．将功能指示选在“计时”位置处，计时仪左下角的次数选择拨到2.对光电门遮光时其数字显示正常，并能复位为零．

3．调整自由落体仪支柱铅直，使摆球的悬线影正对光敏管位置,否则应调节底座上的三个螺丝．

4. 将上端电门放在10cm处，使两光电门之间的距离为5cm，记录下小球通过此距离的时间，时间显示时ms指示灯亮,说明记录的是毫秒,换算成秒作单位.测量5次；然后取时间的平均值，计为t，然后测量2t,3t,4t,5t,6t,7t,8t对应的高差，由于计时仪精确到0.001ms,在自由落体仪的米尺上难以到某一刻线值与此对应，故在时间it的两侧到对应的高差hi,然后取平均值作为该时间对应的高差。

5. 按要求计算出g的值及相对误差．

【数据处理】

表2-1 光电法测g数据表

压铸机料筒的设计

太阳能淋浴器T1	T2	T3	T4	T5	平均值
36.525ms	36.902ms	36.305ms	37.101ms	37.748ms	37.228ms

	t	2t	3t	4t	5t	6t	7t	8t
时间t/s	0.037228	0.074456	.0.111684	0.148912	0.18614	0.223368	0.260596	0.297824
高度差hi/m	0.05	0.1141	0.1922	0.2841	0.3882	0.5061	0.6381	0.7841
高度差hi/m	0.05	0.1147	0.1928	0.2833	0.3888	0.5069	0.6387	0.7848
平均高差m	0.05	0.1144	0.1925	0.2837 分级授权	0.3885	0.5065	0.6384	0.78445

第一次逐差：

h51=h5-h1=0.3885-0.05=0.3385(m) h62=h6-h2=0.5065-0.1144=0.3921(m)

h73=h7-h3=0.6384-0.1925=0.4459(m) h84=h8-h4=0.78445-0.2837=0.50075(m)

爹二次逐差：

h71=h73-h51=0.4459-0.3385=0.1074(m) h82=h84-h62=0.50075-0.3921=0.10865(m)

g1=h71/8t2=0.1074/8*0.0372282=9.68668（m/s2）

g2=h82/8t2=0.10865/8*0.0372282=9.79942(m/s2)

g=1/2*(g1+g2)=1/2*（9.68668+9.79942）=9.74305(m/s2)

△ g=9.74305-9.79878 = - 0.05573（m/s2）

E=△g/g标*100℅= - 0.05573/9.79878*100℅= - 0.57100℅

【思考题】

1.实验中，为什么只改变光电门2的位置，而不改变光电门1的位置？

答：改变光电门2的位置，是为了改变高差。改变光电门1的位置，是为了使小球在通过光电门1时，获得相同的初速度。

2.实验中，小球下落时，计时器不停止计时的原因是什么？

答：在仪器完好的情况下，计时器不停止计时，说明小球在通过光电门2时，没有挡住光束，此时应调整底座，改变小球下落的路径。

3.如何册小球下落时某处的瞬时速度？

答：首先确定小球通过光电门1时获得的初速度V0，，然后将光电门2移至某处，测出小球通过光电门1、光电门2的高差所用的时间，根据Vx=V0+gt算得。

【笔试测评题】

1. 立柱不铅直对实验有没有影响？你可否用一种简单的方法来判断立柱是否铅直？

答：有影响。悬线法。

2. 采用逐差法处理实验数据，对时间有什么要求？

磨内喷水

筷子消毒器答：采用逐差法处理实验数据，要求自变量t等间距变化，具体到本实验，就是要求时间按照t.2t.3t.4t.5t.6t.7t.8t改变。

本文发布于:2024-09-23 18:27:59，感谢您对本站的认可！

本文链接：https://www.17tex.com/tex/3/178547.html

上一篇：凯特摆测重力加速度

下一篇：当地重力加速度的测量文献综述

标签：计时实验小球下落时间

留言与评论（共有 0 条评论）