自由落体法测重力加速度_李艳坤

江西渝州理工大学物理实验报告
实验名称： 自由落体法测重力加速度
姓名： 刘阳 学号：0612102468 时间代码： 110256 实验序号：01
院系： 一年级工作部学生三部 专业：大理 06级 .班： 70 教师签名：袁文峰 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g ，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．
g 值偏大的地方则可能埋藏着重矿物，反之g 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1s 和小球
经过B 、C 两点的时间间隔
1t ，有
2
11112B s v t gt =+
（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1s为5cm，记录下小球通过此距离的时间1t，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找到某一刻线值与此对应，故在时间it的两侧找到对应的高差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
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）
g=h/8t2=0.10865/8*0.0372282=9.79942(m/s2)
（m/s2）
△g=9.74305-9.79878 = - 0.05573
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？
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。

物理实验中心
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