自由电子下落测量重力加速度
物理实验测量重力加速度
物理实验测量重力加速度重力加速度（g）是指物体在自由下落时所受到的重力作用所产生的加速度。
在物理实验中，测量重力加速度的方法有多种，如自由落体法、摆动法、弹射法等。
本文将介绍自由落体法和摆动法两种常用的测量重力加速度的方法。
自由落体法自由落体法是通过测量物体自由下落的时间和下落的垂直高度，来计算重力加速度的方法。
实验器材：- 垂直高度计（测量下落高度）- 秒表（测量下落时间）实验步骤：1. 将垂直高度计固定在墙上，并调节好垂直度。
2. 让待测物体从垂直高度计的顶端自由落下。
3. 同时启动秒表，并在物体触碰到地面时停止计时。
4. 记录下物体自由落下所用的时间t。
根据自由落体运动的公式：h = 1/2 * g * t^2，其中h为下落高度，g 为重力加速度，t为下落时间。
由此可得：g = 2h / t^2重复多次实验并取平均值，可以得到较为准确的重力加速度的测量结果。
摆动法摆动法是通过测量简谐振动的周期，来计算重力加速度的方法。
实验器材：- 钟摆（保证长度和质量的准确性）- 秒表（测量振动周期）实验步骤：1. 将钟摆置于水平位置，并释放使其作简谐振动。
2. 同时启动秒表，并记录下钟摆作一次完整振动所用的时间t。
根据简谐振动的周期公式：T = 2π√(L/g)，其中T为振动周期，L为摆长，g为重力加速度。
由此可得：g = 4π^2L / T^2重复多次实验并取平均值，可以得到较为准确的重力加速度的测量结果。
总结物理实验中测量重力加速度的方法有很多种，本文介绍了常用的自由落体法和摆动法。
在进行实验时，需要注意选取合适的实验器材，并进行多次实验取平均值以提高测量结果的准确性。
通过这些方法测量得到的重力加速度数值，对于理解物体的运动规律和进行相关研究具有重要意义。
附注：重力加速度通常被定义为9.8米/秒^2。
然而，实际测量中可能会存在误差，因此通过实验来确认地球上重力加速度的准确数值是具有重要意义的。
高中物理实验测量重力加速度
高中物理实验测量重力加速度实验目的：测量重力加速度。
实验仪器：求重仪（简谐振动法测重力加速度实验装置）、计时器、直尺、金属球。
实验原理：重力加速度是物体在重力作用下的加速度，一般用符号"g"表示。
重力加速度是指物体在自由下落过程中获得的速度每秒增加的数值。
在地球表面，重力加速度的数值约等于9.8 m/s²，常用符号9.8 m/s²表示。
实验步骤：步骤一：调整求重仪将求重仪放在平稳的水平台上。
打开求重仪的仪器开关，待显示屏上数字稳定后，按下“归零”键将仪器归零。
步骤二：测量基准长度用直尺测量求重仪上方固定支架和下方测重支架之间的距离，记录为L₀。
步骤三：测重将金属球放在求重仪下方的测重支架上。
等待一段时间使求重仪显示屏上数值稳定后，按下“测重”键，记录显示屏上的测重数值为F。
步骤四：计时按下计时器的启动键，同时用手指轻轻拉开金属球使其离开测重支架，开始自由下落。
步骤五：停止计时当金属球下落到一定高度时，按下计时器的停止键，记录下自由下落所需的时间t。
实验数据处理：数据处理一：计算金属球的重力根据测重结果F，计算金属球受到的重力G=F。
数据处理二：计算自由下落所需的时间t将记录下的时间t转化为秒。
数据处理三：计算重力加速度g本实验中，自由下落的加速度为重力加速度g，根据自由落体运动公式 y=1/2gt²，可以得到g=2y/t²，其中y是自由下落的距离，即y=L₀-L。
实验结果与分析：根据实验数据处理的结果，我们可以计算出金属球受到的重力、自由下落所需的时间以及重力加速度的数值。
对于金属球受到的重力，我们可以观察到它的数值与金属球的质量成正比。
即金属球的质量越大，受到的重力也越大。
对于自由下落所需的时间，我们可以观察到当自由下落距离相同时，时间也是相等的。
这符合自由落体运动的规律。
最后，根据计算得到的重力加速度的数值，我们可以发现它接近于9.8 m/s²，这与地球表面的重力加速度数值相近，说明实验结果比较准确。
高中物理实验测量重力加速度的方法与实施
高中物理实验测量重力加速度的方法与实施引言：物理实验是高中物理学习中必不可少的环节之一，通过实践操作，可以帮助学生加深对物理原理的理解，培养科学实验能力。
本文将介绍测量重力加速度的实验方法与实施，以帮助高中物理学生更好地进行实验操作。
一、实验目的：测量重力加速度，进一步了解重力的基本概念和性质。
二、实验原理：重力加速度（g）是地球对物体施加的引力加速度，是物体自由下落加速度的近似值。
一般情况下，g的数值可以取9.8 m/s²，但在不同的地理位置和海拔高度上会有一定的变化。
三、实验材料及装置：1. 个人防护用品：实验服、手套、护目镜。
2. 实验仪器：杂物测量器（可以使用一个平衡度较高的弹簧秤）、导线、计时器、直尺。
3. 实验材料：一颗较重的小铁球（或其他重物），一张纸。
四、实验步骤：1. 准备工作：穿戴个人防护用品，保证实验安全。
2. 测量弹簧秤的量程：调整弹簧秤的滑块位置，使其保持在量程范围内，记录量程值。
3. 测量重力加速度：用导线将小铁球悬挂在弹簧秤下方，并将纸垫在弹簧秤和小铁球之间，使小铁球能够自由下落。
从导线悬挂点释放小铁球，计时器开始计时，当小铁球击中纸时立即停止计时。
记录计时器的读数和弹簧秤的示数。
4. 重复实验：重复实验三次，取平均值作为最后的测量结果。
5. 分析与总结：计算出小铁球下落的时间和自由下落距离，并按照自由落体运动的公式（s=1/2gt²）计算重力加速度的测量值。
五、误差分析及注意事项：1. 实验误差主要来自于实验仪器的不精确和操作过程中的不确定性，因此应该尽量减小人为误差的影响。
2. 注意选择合适的实验环境，避免空气流动和其他外界干扰。
3. 实验过程中必须保持实验器材的干净与整洁，以免造成实验结果的不准确。
4. 注意个人安全，操作时需小心谨慎，遵循实验室安全规定。
结论：通过实验测量，我们可以得到实际重力加速度的测量值。
通过与标准值进行比较，我们可以判断实验结果的准确性，并进一步了解了重力的基本概念和性质。
大学物理学实验自由落体测重力讲义
测量重力加速度实验之一：自由落体实验
重力加速度g 与物体的重力相联系，在生产、生活和科研中都有重要的意义，利用各地g 值的分布可指导地下资源勘探，精确测量g 值的大小和分布在地球物理学中尤为重要。
由于地球不是完整的球形，各地的重力加速度不是一个定值，通常赤道附近的g 值较小，两极的g 值较大，但最大和最小值相差仅约1/300。
大物实验中测量重力加速度g 的方法有自由落体法、单摆法、凯特摆法等等，本次实验采用自由落体测量重力加速度，实验中忽略空气的阻力。
实验目的
1、测量实验室的重力加速度；
2、对结果进行不确定度分析。
实验装置
自由落体实验装置见右图，立柱底座的
调节螺栓用于调节竖直，立柱上端有一电磁
铁，用于吸住小钢球。
电磁铁一断电，小球
即作自由落体运动。
由于电磁铁有剩磁，因
此小球下落的初始时间不准确（最大不确定
度约20ms）。
立柱上装有两对可上下移动的
光电门，其位置可利用卷尺测量。
计时器显
示3 个值：从电磁铁断电到小球通过光电门
1的时间、从电磁铁断电到小球通过光电门
2的时间、小球通过两个光电门的时间差，
单位为ms。
图 1 自由落体测重力加速度装置示意图实验内容
请利用实验室提供的自由落体实验装置，自己设计实验方案，测量重力加速度g（对各个参数测5 次）及其标准不确定度。
提示：1、小球通过两个光电门的时间差的最大允差为0.1ms。
2、合肥地区的重力加速度g=9.795m/s2。
高中物理实验中的自由落体加速度测量技术
高中物理实验中的自由落体加速度测量技术自由落体加速度测量技术在高中物理实验中起着重要的作用。
通过测量物体在自由落体过程中的加速度，可以验证经典力学理论，并培养学生动手实验和数据处理的能力。
本文将介绍自由落体加速度测量技术的原理、实验步骤以及数据处理方法。
自由落体是指物体在没有外力作用下，只受重力作用时的运动状态。
根据牛顿第二定律F=ma，自由落体下物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度。
因此，如果能够准确测量物体的质量和加速度，就能够验证牛顿第二定律。
首先，我们需要准备一根直线竖直下垂的细长导线。
在此导线上固定两个小球，一个作为起点，一个作为终点。
可以利用一个计时器测量小球从起点到终点所经过的时间。
小球在自由落体过程中，运动变成匀加速运动，加速度的大小是常数，为重力加速度g。
实验步骤如下：1. 在竖直导线上选择合适的起点和终点，确保小球能够在无阻力的条件下自由下落。
2. 使用计时器准确测量小球从起点到终点所经过的时间，并记录下来。
3. 根据物体的自由落体运动公式，计算出小球的下落距离。
公式为：s=1/2gt^2，其中s为下落距离，t为时间，g为重力加速度。
4. 重复上述步骤3-4，记录多组数据以提高精确度。
在数据处理方面，我们可以通过绘制下落距离与时间的图像来分析实验结果。
如果实验设计与理论相符，我们应该能够得到一条直线，其斜率就是重力加速度g。
为了减小实验误差，可以多次测量并计算平均值。
此外，为了进一步提高测量精度，我们还可以采用以下方法：1. 使用高精度的计时器和测量仪器，如示波器，以便获得更准确的时间和距离测量值。
2. 采用辅助设备，如光电门、激光测距仪等，可以快速、精确地测量小球的下落时间和距离。
3. 注意实验环境的影响，如空气阻力、温度等。
可以进行多组实验，并观察实验结果是否一致。
在实际教学中，还可以引导学生进行相关探究性实验，例如改变小球的质量，观察是否对自由落体过程和加速度有影响。
重力加速度的三种测量方法
重力加速度的三种测量方法摘要:本文采用滴水法，电磁打点计时器法，平衡法三种方法测量重力加速度。
关键词：滴水法，打点计时器，弹簧秤引言：重力加速度g是一个重要的地球物理常数，地球上各个地区的重力加速度，随地球纬度和海拔高度的变化而变化。
准确地确定它的量值，无论从理论上、科研上还是生产上都有极其重大的意义。
对重力加速度多种测法的研究和分析，找出最适合测量本地重力加速度的方法,将会使我们受到很多启发和教益。
重力加速度的测量可以用滴水法，电磁打点计时器法，平衡法，单摆法，圆锥摆法，斜槽法，自由落体运动法等方法测量，本文详细介绍前三种方法。
1.滴水法（1）让水滴落到垫起来的盘子上，可以听到水滴每次碰盘子的声音，仔细地调整水龙头的阀门，使第一滴水碰到盘的瞬间，同时第二滴水正好从阀门处开始下落；（2）从听到某个水滴的声音时开始计时，并数“0”，以后每听到一次响声，顺次加1，直到数到n，计时停止，秒表上时间为t；（3）用米尺量出水龙头滴水处到盘子的距离为h，根据上述实验所得的数据，计算出重力加速度的值；（4）两滴水间的间隔即为水下落的时间，计数n,用时t秒,则1次下落时间t'= n/t秒.利用自由落体运动公式h=gt'²/2可得g=2hn²/t²。
2.电磁打点计时器法（1）电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器，它的工作电压是4～6V。
电源频率是50Hz时，它每隔O．02s打一个点；（2）用手拉住正确穿过打点计时器的纸带上端，纸带下端连接重物，然后在接通4～6V的交流电源后,释放纸带，在纸带上就打出一行小点，立即关闭电源；（3）在纸带上选取能看清的一段，将某个能看清的点标为0，以后每隔4个点标一个计数点；（4）从0开始测量每相邻计数点间的位移分别记为S1、S2、S3……S6，采用逐差法S4－S1=S5－S2=S6－S3=3gt2，这样能减少偶然误差，最后可得重力加速度的平均值3.平衡法（1）用物理天平测量5个已知质量的钩码；（2）将所测钩码依次挂在弹簧秤下，等平衡后，读出弹簧秤上的示数G，并记录；（3）根据测量的G值和m值，做出G-m图像，求出图像的斜率，根据重力公式G=mg，则g=G/m，可知其斜率便为重力加速度g值。
自由落体测重力加速度实验报告
一、实验目的1. 通过自由落体实验，加深对匀加速直线运动规律的理解。
2. 掌握自由落体实验的操作步骤和数据处理方法。
3. 学会使用自由落体仪和计时器进行实验。
4. 了解重力加速度与物体质量、高度的关系。
二、实验原理在忽略空气阻力的情况下，物体在地球表面附近受到的重力作用下的运动为自由落体运动。
自由落体运动是匀加速直线运动，其运动方程为：s = 1/2gt²，其中s为物体下落的距离，g为重力加速度，t为时间。
三、实验器材1. 自由落体仪2. 计时器3. 测量尺4. 直尺5. 钢球6. 纸带四、实验步骤1. 将自由落体仪安装好，调整好仪器高度，确保钢球能够顺利通过光电门。
2. 将钢球放在自由落体仪的起始位置，确保钢球与光电门之间没有障碍物。
3. 打开计时器，同时释放钢球，记录钢球通过光电门的时间。
4. 重复步骤3，记录多次实验数据。
5. 将实验数据记录在表格中，进行数据处理。
五、数据处理1. 计算每次实验的落地时间t。
2. 计算每次实验的落地距离s。
3. 利用公式g = 2s/t²计算重力加速度g。
4. 对实验数据进行统计分析，求出重力加速度的平均值。
六、实验结果与分析1. 实验数据如下：实验次数 | 落地时间t(s) | 落地距离s(m) | 重力加速度g(m/s²)-----------------------------------------1 | 1.23 | 1.50 | 9.832 | 1.25 | 1.52 | 9.803 | 1.21 | 1.49 | 9.854 | 1.28 | 1.54 | 9.782. 计算重力加速度的平均值：g = (9.83 + 9.80 + 9.85 + 9.78) / 4 = 9.81 m/s²3. 分析与讨论：（1）实验结果表明，自由落体运动是匀加速直线运动，重力加速度g约为9.81 m/s²。
（2）实验过程中，由于空气阻力的影响，实际测量值与理论值存在一定误差。
自由落体法测量重力加速度new
物理学实验教学示范中心
力热实验
落球法测重力加速度
落体运动的研究在物理学的发展中起着
重要的作用。
现在进行落体实验，加深对落体规律的
理解，仍有着不可忽视的作用．
物理学实验教学示范中心
力热实验
实验目的
用光电计时法研究自由落体运动规律，并且
测重力加速度值g。
选择不同实验方式，探讨减小系统误差的途
光电 门 带刻度 支架
电磁铁
自由落体 实验仪 存储式数 字毫秒计
稳压 电源
双刀 开关 带调节螺 母的底座 物理学实验教：通过开关控制
电磁铁磁性，使得小球自 由下落
注意正确选择电线
接线 插口
接头 通过接环上的固定 旋钮固定在支架上
塑料 护圈
吸球 口
物理学实验教学示范中心
力热实验
仪器介绍
光电门：
通过小球经过挡光，利用电流脉冲，触发、停止计时器 计时，测量小球经过两个光电门所耗费的时间 通过接环上的固定旋钮固定在支架上
光源 接收 器
物理学实验教学示范中心
力热实验
仪器介绍
带调节螺母的底座
通过调节螺母，使
得支柱铅直 通过接网架，接住 下落小球
物理学实验教学示范中心 力热实验
实验方式三
下移并固定光电门A，两
次改变光电门B的位置。 记录光电门A位置ZA、光 电门B两次所定位置ZB1、 ZB2及小球两次下落时间 t1、t2
s 2 s1 2( ) t 2 t1 g t 2 t1
物理学实验教学示范中心
力热实验
存储式数字毫秒计的使用
径，以提高分析问题能力。
物理学实验教学示范中心
利用数码相机研究自由落体运动(物理创新实验设计 李郁
利用数码相机研究自由落体运动广东汕头华侨中学李郁一、实验目的：1．研究自由落体运动并通过实验测定本地重力加速度。
2．挖掘数码相机在物理实验中的实用价值。
3．激发学生在课外进行物理小实验的兴趣和热情。
二、实验原理：1现在主流数码相机均能以30帧/秒的速度进行视频拍摄，其每相邻两帧的时间间隔为30秒，本实验设计原理就是利用数码相机的视频拍摄功能，对运动物体进行每秒30次的位置坐标采集，从而实现对物体运动情况的精确研究。
数码相机在本实验中主要是起到替代传统的打点计时器和频闪照相机的作用。
三、材料器具：1．数码相机一台（基本要求：动态视频拍摄分辨率640*480以上，帧率30帧/秒以上，这两项参数越高越好）2．照相机三角架一个（或其他合适的支撑物）3．铅垂参考尺一把（有铅垂功能的刻度尺，长度不小于50cm）4．重锤一个（常规实验使用的重锤）5．计算机及相关软件（暴风影音，ACDSEE，屏幕取点工具，EXCEL）四、方法步骤：1．在一块纯净的墙上挂好事先准备的铅垂参考尺。
2．把数码相机用三角架或其他支撑物固定在背景墙正前方并进行对焦操作。
尽量使用长焦端以减少球面失真；镜头轴线尽量与墙面垂直；取景范围以刚好能满足实验要求为准，这样能充分利用有效像素。
3．启动数码相机视频拍摄功能开始记录。
4．实验者手持重锤在背景墙前拍摄范围内由静止释放，重复数次。
5．关闭数码相机视频拍摄功能。
6．从闪存卡中导出视频文件到计算机。
7．利用“暴风影音”等播放软件的逐帧播放功能播放视频并截取关键帧保存为图片文件。
8．用“ACDSEE”等看图软件全屏打开关键帧图片，并用“屏幕取点工具”记录下图中参考尺零刻度及最大刻度（如：50cm刻度）的像素纵坐标，及各关键帧中重锤下沿的像素纵坐标。
9．利用“EXCEL”电子表格软件，根据记录的数据可计算出图片的缩放比（即每个像素对应的实际长度为多少米），进而计算出每相邻两帧中重锤下落的实际高度S1、S2、S3、S4、S5、S6……10．利用逐差法可得重力加速度2321654)3()()(TSSSSSSg++-++=（其中周期T为拍摄帧率的倒数）。
高中物理必修1实验自由落体运动测重力加速度ppt课件
A、5m B、10m C、15m D、40m
14
5.甲的质量是乙的3倍，它们从同一地点同一高度处同 时由静止自由下落，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲比乙先着地
B
C．甲、乙同时着地
D．无法确定谁先着地
6.空降兵从飞机上跳伞，落到地面的速度约为6m/s， 为了保证安全着陆，空降兵平时经常进行从高台上跳 下的模拟训练，取g=10m/s2，你估计高台合适的高度 约为（ ）
3
思考与讨论：
地球表面上重力加速度的特点？你如何通 过实验测定物体的重力加速度？
4
利用打点计时器测重力加速度
实验装置
数据处理
打点计时器
纸带
夹子 重物
5
实验步骤：
1、将打点计时器固定在铁架台上，限位空在 竖直方向
2、将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计 时器的限位孔
3、先接通电源，再释放纸带 4、获得点迹清晰的纸带 5、根据实验结果处理数据（尽量用上所有实
验数据）
6
每两个计数点 之间有四个点 未打出
位置 m 0
1
2
3
4
56
时间 s 0
v(m/s)
推论：1、在一段时间t内的平均速度等于这段时间中间时刻的 瞬时速度，有v1=(x1+x2)/2T， v2=(x2+x3)/2T……求出各计数 点的瞬时速度后
2、a=Δv/Δt计算出该物体做匀变速直线运动的加速度；或选好
x x2 x1 aT 2
推论：x xM xN (M N )aT 2
11
这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的 一条纸带。开始打的第一个点标为A，随后连续 的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出 各点间的距离，如图下图所示。
水滴的重力加速度测定的新方法
水滴的重力加速度测定的新方法
本文介绍了一种新的测定水滴重力加速度的方法。
该方法基于水滴的自由落体运动，利用摄像机记录水滴的运动轨迹，从而计算出水滴的重力加速度。
首先，准备一个水滴发射装置，用来发射水滴，并将水滴发射到一个指定的位置。
然后，在水滴发射的位置设置一台摄像机，用来记录水滴的运动轨迹。
接着，发射水滴，并记录水滴的运动轨迹，然后将轨迹数据输入计算机，利用计算机进行数据处理，从而计算出水滴的重力加速度。
本方法的优点在于，它可以准确测定水滴的重力加速度，而且操作简单，不需要复杂的仪器设备，只需要一台摄像机和一台计算机就可以完成测量。
此外，本方法还可以用于测定其他物体的重力加速度，只需要改变发射装置，使其可以发射其他物体，然后采用同样的方法，就可以测定其他物体的重力加速度。
综上所述，本文介绍了一种新的测定水滴重力加速度的方法，该方法简单易行，可以准确测定水滴的重力加速度，同时也可以用于测定其他物体的重力加速度。
高中物理实验指导
高中物理实验指导实验一：测量重力加速度实验目的：通过测量自由落体的加速度，了解地球上物体的重力加速度，并掌握测量方法。
实验步骤：1. 准备一个垂直的光滑导轨，将轨道下端放置一块软垫。
2. 将计时器放置在导轨上方，使其能够准确测量物体的自由落体时间。
3. 在导轨的起始点，选取一个适当高度的位置，将小球从该位置释放。
4. 同时按下计时器的启动按钮和释放小球的按钮。
5. 当小球到达软垫处时，记录下时间t。
6. 重复多次实验，取平均值得到较为准确的结果。
实验结果与分析：根据实验数据，我们可以用以下公式计算重力加速度g：g = 2h / t^2其中，h为小球从起始位置下落的高度，t为小球自由落体的时间。
实验二：测量光的折射率实验目的：通过测量光在不同介质中的折射角，探究光的折射规律并计算出折射率。
实验步骤：1. 准备一个平台、一个尺子、一块玻璃板和一支激光笔。
2. 将平台放置于水平桌面上，确保平稳。
3. 在平台上方离玻璃板适当距离处，固定激光笔，使其垂直照射至玻璃板。
4. 在玻璃板上选择一个刻度，作为入射光线的入射点。
5. 通过旋转平台，改变入射角度，观察并测量透射光线的折射角。
6. 记录不同入射角对应的折射角，并计算折射率。
实验结果与分析：根据实验数据，我们可以用以下公式计算折射率n：n = sin(i) / sin(r)其中，i为入射角，r为折射角。
实验三：测量弹簧系数实验目的：通过测量弹簧在不同受力下的伸长量，了解弹簧的弹性特性并计算弹簧系数。
实验步骤：1. 准备一个垂直挂放的弹簧，将其一个端固定在支架上，另一端固定一个小挂钩。
2. 在小挂钩上挂上一重物，使弹簧产生伸长，记录下伸长量。
3. 逐渐增加挂在小挂钩上的重物，分别记录下相应的伸长量。
4. 根据实验数据，绘制出受力与伸长量的关系曲线。
5. 根据曲线的斜率，计算弹簧系数。
实验结果与分析：根据实验数据，我们可以用以下公式计算弹簧系数k：k = F / Δl其中，F为受力大小，Δl为伸长量。
测量自由落体加速度的8种方法
测量自由落体加速度的8种方法作者：谭元存来源：《中小学实验与装备》 2013年第3期湖北省巴东县第二高级中学(444324)谭元存1利用自由落体的频闪照片设频闪仪的闪光周期为T，由于自由落体为匀加速直线运动，故相邻相等时间内的位移之差Δy=y2－y1=gT2,即g=Δy/ T2,只要测出任意相邻相等时间的位移差Δy，可以求出g。
为减小误差，可测多个连续相邻的小球位置之间的距离，然后用逐差法处理数据，求出自由落体的加速度。
2利用光电门和自由下落的球器材：刻度尺、带有光控计时器的实验板、直流电源、导线、重锤线、滑块、支架等。
先将带有光控计时器的实验板用支架竖直架稳，用刻度尺测量出两个光控门之间的距离S，再将滑块从上面的一个光控门处自由释放，读出下落时间t。
根据自由落体公式S=gt2/2，则可求得g=2s/ t2。
3利用“验证机械能守恒定律”装置如图1所示，将电磁打点计时器竖直地固定在铁架台上，取一根适当长的纸带，下端固定一个重物，上端穿过限位孔。
接通6 V交流电源，让打点计时器开始打点，再释放纸带，纸带上就会打出一系列的点（纸带的起始点0要清晰）。
在纸带上距起点远一点的地方取3个连续的点A、B、C，如图2所示，量出起始点0至B点距离为h（即重物下落的高度），测出A、C计数点到第一个点的距离dA、dC，据vB=(dC－dA)/2T，求得B点速度（T为打点周期）。
由机械能守恒定律可得mgh= mv2B/2则有g=v2B/2h。
根据打点计时器打出的纸带也可多测连续的几个点到0点的距离，然后用逐差法处理数据，求出自由落体加速度。
4利用转台和自由下落的球器材：唱机转盘，支架和夹子，复写纸，两个有孔的小球，细线等。
把穿在细线上的两球挂在夹子的叉上，使两球都在转盘的一条半径的正上方，并使下面的球挂得刚刚离开复写纸。
先使转盘转动起来，再将细线烧断，小球落下，当它们碰到复写纸时，每个小球便在复写纸上留下一个记号。
测出两球间的竖直距离h（在烧断细线前）及两记号对转盘圆心所张的角度θ和角速度ω，确定自由降落的时间t=2π/ω，再根据公式h=gt2/2求得g=2hω2/ 4π2。
测重力加速度实验的新设计--晶体管毫秒表在自由落体测试中的巧妙应用
测重力加速度实验的新设计--晶体管毫秒表在自由落体测试中
的巧妙应用
莫崇能;王瑶
【期刊名称】《教学仪器与实验》
【年(卷),期】2004(020)012
【摘要】@@ 在现行高中物理教材中,开设了"利用单摆测重力加速度"的学生实验.这里介绍的是利用自由落体运动的实验测重力加速度.教材虽然没有做这个实验,但是学生能够通过该实验较准确地测定当地的重力加速度,这对学生认识自由落体运动和提高学生实验的技能,激发学生学习物理的兴趣,扩展思路,无疑是十分有益的.【总页数】2页(P18-19)
【作者】莫崇能;王瑶
【作者单位】四川成都市新都职业技术学校,610500;四川成都市新都职业技术学校,610500
【正文语种】中文
【中图分类】O4
【相关文献】
1.用自由落体测重力加速度的实验探究 [J], 李春来
2.自由落体实验法测重力加速度的误差探讨 [J], 吴兆旺;马业万;章礼华
3.用自由落体仪测重力加速度实验的研究 [J], 甘启宙
4.自由落体实验法测重力加速度的误差探讨 [J], 吴兆旺;马业万;章礼华;
5.自由落体仪测重力加速度的实验研究 [J], 周世德
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自由落体法测重力加速度
山东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211112B 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。
实验2 自由落体法测定重力加速度(详写)
《实验2 自由落体法测定重力加速度》实验报告一、实验目的和要求1、学会用自由落体法测定重力加速度；2、用误差分析的方法，学会选择最有利的测量条件减少测量误差。
二、实验描述重力加速度是很重要的物理参数，本实验通过竖直安放的光电门测量自由落体时间来求重力加速度，如何提高测量精度以及正确使用光电计时器是实验的重要环节。
三、实验器材MUJ-5C型计时计数测速仪（精度0.1ms），自由落体装置（刻度精度0.1cm），小钢球，接球的小桶，铅垂线。
四、实验原理实验装置如图1。
在重力实验装作用下，物体的下落运动是匀加速直线运动，其运动方程为s=t+1/2g该式中，s是物体在t时间内下落的距离；是物体运动的初速度；g是重力加速度；若测得s,,t，即求出g值。
若使=0，即物体（小球）从静止释放，自由落体，则可避免测量的麻烦，而使测量公式简化。
但是，实际测量S时总是存在一些困难。
本实验装置中，光电转换架的通光孔总有一定的大小，当小铁球挡光到一定程度时，计时-计数-计频仪才开始工作，因此，不容易确定小铁球经光电转换架时的挡光位置。
为了解决这个问题，采用如下方法：让小球从O点处开始下落，设它到A处速度为，再经过时间到达B处，令AB间距离为，则=同样，经过时间后，小球由A处到达B’处，令AB’间的距离为，则有s2=t2+1/2g化简上述两式，得:图1 实验装置图g=2-)/-t2=2(/-/)/---------------------------------------------（1）上述方法中，,由立柱上标尺读出，巧妙避免了测量距离的困难。
（注：B,B’为同一光电门，只是距离A的远近不同）g的不确定度与光电转换架的位置有关。
根据不确定度的绝对值合成公式，采用求标值的方法来选择最有利的条件，求出最佳操作范围。
经实际推导，得：要使较小，则：①要多次测量后求出；②要尽量小；③B的位置要尽量靠近顶端，B’的位置要尽量靠近底端。
大学物理重力加速度的测定实验报告范文
大学物理重力加速度的测定实验报告范文一、实验任务精确测定银川地区的重力加速度二、实验要求测量结果的相对不确定度不超过5%三、物理模型的建立及比较初步确定有以下六种模型方案：方法一、用打点计时器测量所用仪器为：打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点0，数出时间为t的p点，用米尺测出op的距离为h，其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2，将所测代入即可求得g.方法二、用滴水法测重力加速度调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法三、取半径为r的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面重力加速度的计算公式推导如下：取液面上任一液元a，它距转轴为x，质量为m，受重力mg、弹力n.由动力学知：ncosα-mg=0 (1)nsinα=mω2x (2)两式相比得tgα=ω2x/g，又tgα=dy/dx，∴dy=ω2xdx/g，∴y/x=ω2x/2g. ∴g=ω2x2/2y..将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出，将转台转速ω代入即可求得g.方法四、光电控制计时法调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t，则每两水滴相隔时间为t′=t/n，用米尺测出水滴下落距离h，由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法五、用圆锥摆测量所用仪器为：米尺、秒表、单摆.使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h(见图1)，用秒表测出摆锥n转所用的时间t，则摆锥角速度ω=2πn/t摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ，而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得：g=4π2n2h/t2.将所测的n、t、h代入即可求得g值.方法六、单摆法测量重力加速度在摆角很小时，摆动周期为：则通过对以上六种方法的比较，本想尝试利用光电控制计时法来测量，但因为实验室器材不全，故该方法无法进行;对其他几种方法反复比较，用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉，仪器在实验室也很齐全，故利用该方法来测最为顺利，从而可以得到更为精确的值。
用光电控制计时法测重力加速度
实 验 报 告 班级：自动化一 学号：201311040129 姓名：马远哲 实验日期： 得分：实验题目：用光电控制计时法测重力加速度一 实验目的1．学习使用数字毫秒计和米尺2．理解掌握匀加速直线运动的规律二 仪器及用具自由落体测定仪，钢卷尺，数字毫秒计三 实验原理：在重力作用下，物体的下落运动是匀加速直线运动。
这种运动可以表示为s=v 0t+gt2/2式中s 是在时间t 秒内物体下落的距离，g 是重力加速度。
如果物体下落的初速度为零，即v0=0，则s= gt2/2可见，如果能测得物体在最初t秒内通过的距离s ，就可以算出重力加速度值g 。
实际中由于v 0=0这一条件不易达到，往往造成小球通过第一光电门时有一初速度v0，测得的时间值比小球实际下落时间短，使测得结果g 值偏大。
同时，测量s 也有一定困难，所以我们可以采取测量两次下落高度差来消除误差。
若S 1=21gt 12 ，S 2=21gt 22，两式相减整理有()2122122t t s s g --=，即 21222t t s g -∆= （2-6） 上述测定重力加速度值的实验，还可以用稍微不同的方式进行。
如图2-2所示，让物体从O 点开始自由下落，设它到达点A 的速度为v 1。
从点A 开始，经过时间t 1后，物体到达B 点。
令A 、B 间的距离为s 1，则 s 1=v 1t 1+21gt 12 （2-7）O O A B s 1A B’s 2 图2-2 自由落体示意图若保持前面所述的条件不变，则从点A起，经过时间T后，物体到达点B′。
令A、B′间的距离2,则为s2四实验步骤：1．将重锤悬挂在铁芯上，调节底座螺旋，使支柱处于铅直状态后，取下重锤。
2．吸住小球。
将第一个光电门固定在小球恰好不挡光的地方，调整第二光电门与第一光电门的距离，然后测出这个距离。
3．使小球自由下落，记下数字毫秒计上显示时间t，共测６次。
4．改变第２光电门的位置，重复上述步骤。
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通过原子的下落测量重力加速度激光冷却原子和原子捕获正在寻找增加在许多科学领域上的应用，激光冷却原子的一个重要的应用就体现在原子干涉仪上，在这些设备中，原子被放置在一个两个或更多的分隔空间叠加的原子状态，这些状态各自被量子力学的相位术语所描述，如果这些状态在稍后被一起带回则会相互干涉，原子干涉仪已被证明在加速度，旋度和精细结构常数的测量上是精确的惯性传感器。
在这里我们用基于冷原子喷泉的原子干涉仪去测量重力加速度g。
通过详细的调查和消除可能会影响到其准确性的测量的系统效应，我们实现了绝对的不确定性，相比之前的原子干涉仪实验，绝对精度在百万倍上的有了明显增幅。
我们还比较我们的测量结果和在同一实验室用迈克耳孙干涉重力仪（现代相当于伽利略的比萨斜塔实验）所测量的g值。
我们的分析表明宏观玻璃对象在该仪器中具有相同的加速度，在7个部分都在，像量子力学中的铯原子。
在这里，我们重点放在扩大原子干涉仪的精度，通过增加使用干涉测量时间和通过使用基于光的光脉冲的原子光学组件。
在第一部分我们已经展示了如何用原子干涉仪测量g精确到。
三个部分的相对不确定性都在，当前工作表明，这种类型的原子干涉仪可媲美于物理中的绝对测量最敏感的测量工具。
我们相信这项工作也是量子和宏观物体之间的对等原则的最佳的确认。
相比之下，通过中子和宏观对象的测量之间仍有百分之几的差异，我们可以得出结论，有种子方面的测量是不能很好地理解。
最后，此干涉仪中见过的高边缘对比度增加了投机的量子态相扩散时时空波动可能性的严重限制。
我们原子干涉仪使用光的脉冲激发两个不同状态原子之间的跃迁。
原子第一次接触到光脉冲的定义为光脉冲，原子最初状态为|1，p>，特征是由内部状态|1>和动量p，成为一个平等的叠加原始状态|1，p>和第二状态；第二状态的特征是由内部状态|2>和动量，记为|2，>。
这里的是由光所传递的动量脉冲。
经过一段时间T，原子漂移的两部分相距，其中M是原子质量。
激发通过名为“-脉冲”导致处于原子状态的|1，p>部分跃迁为|2，>，处于|2，>的部分跃迁成|1，p>。
另一个周期T后，两部分的原子一起回来，第二个相对于原子相位的合适相位脉冲可以将原子置于|1，p>和|2，>之一。
早期的分析表明，干涉仪的两个路径之间的相位差：（）（（））在每个光脉冲的开头，处于时间，位置的激光其相位是=k-，是光的频率，指两个经典的路径。
在我们的实验中，光的频率改为以相位连续的方式，这样方便其在由重力引起的原子态|1，p>|2，>的跃迁中保持共振。
在这些条件下，我们已经知道。
在实验中使用的内部状态是铯的两个磁感应不灵敏的超精细基态。
反向传输激光束诱导这些状态之间的双光子拉曼跃迁，双光子拉曼跃迁就是两倍力学效应的单光子跃迁。
最重要的是光跃迁是两束激光的频率差决定的，而其是由稳定的相位锁定的微波源。
因此，我们必须精确确定光的相位和频率。
我们已经分析了由于重力的复杂性。
对恒重力梯度来讲，g的最低阶的修正量是：（）这里的和是原子在参考点的位置和速度，就是在实验室里的第一个脉冲之前的自由振动。
在我们的实验室，,主要是因为地球引力场的梯度。
对于典型的实验参数，梯度修正是31p.p.b.实验设置如图1所示：图1约的铯原子是从背景低压蒸气中提取和加载到 600 ms 的磁光阱中。
关闭磁场后，通过移动偏振梯度光学粘团发射原子。
在此期间，通过调节光学粘团到60MHz低于共振和调低其强度到5m.在发射的最后阶段，激光强度在400内下降到0，使得原子也被绝热冷却。
最后发射的原子温度为1.5K。
发射的原子遇到一个脉冲序列（筛选速度拉曼和吹散状态微波），序列在内放置了个原子，F=3，的状态有一个有效的垂直温度10nK。
这样的低速扩散在0.5ms到160ms之内的所有周期内给了我们一个条纹对比度。
我们在磁屏蔽区域进行干涉测量。
光脉冲来自于两个外部腔的锁相二极管激光器。
在不影响测量g的准确性或灵敏度的前提下，我们在实验中应用了不同的偏振配置和强度，我们的实验保持2 ppb相对不确定度。
拉曼差频是由一种直接数字频率所引用的罗兰C频率标准合成器来控制的。
在三个固定频率之间切换频差可补偿320-ms干涉仪自由落体时间内重力引起的多普勒频移。
后向反射拉曼光束从下面进入真空室。
由于原子跃迁的多普勒敏感，每束上行和下行的光束中只有一束光束是和原子共振的。
因为两个拉曼光束都是以相同的路径进入真空系统，两束光束的实验室振动频移几乎是相同数值。
因此，只有后向反射面的振动才影响拉曼差频。
这个反射面安装在一个有效地稳定的振动隔振系统上。
通过低噪音，低频率的力反馈加速度计测量的加速度是经过数字化的处理。
通过电磁制动器操作电流来控制输出信号。
平台具有0.02赫兹的有效共振并且降低了介于0.2到5Hz两个数量级之间的振动。
没有这种隔振，我们的干涉条纹消失的时间T要大于40ms。
反馈电路上，基本上是不会丢失边缘对比度达最大降幅倍，其被磁屏蔽区域规模所限制。
我们的设备中包括进一步控制包括活动倾斜部分的控制，保持倾斜的后向反射面倾斜角度在10rad以内。
通过三个一维的主动反馈隔振放在光学台的三个角减少了光学台关于水平轴的旋转。
T=160ms的脉冲间距干涉仪的典型数据如图2所示。
图2一分钟的积分时间使得我们能够将g精确到3。
为了找到中央条纹，我们从2ms到160ms选择了不同的周期T。
图3a连续三天测量g，每个点对应的数据类似于图2。
图3b显示我们的测量和两个潮汐模型之间的区别。
经过两天的积分时间后，我们发现潮汐模型包括本地环境的海潮负荷效应能精确到1。
图3a图3b在我们的实验期间，我们已经安排了一个绝对重力仪在实验室运行三天来测量绝对的g值。
角锥由自由落体表明的单臂的迈克尔逊光学干涉仪，并引用一个2 p.p.b.的相对不确定度。
与我们为期2天运行中获得的g值进行比较，有（77）p.p.b.的差异。
在比较我们关于当地的重力梯度不确定度的测量中被限制在 5 p.p.b.，在每厘米垂直位移测量中的不确定性导致 3 p.p.b.的校正。
两个仪器在我们实验室相距2m，高度差是0.5m。
直接比较这两种仪器的噪声也表明我们的原子干涉仪的分辨率比角锥落体重力计高四倍，主要是由于，我们的仪器重复率(1/1.3Hz)比FG5(1/15Hz)低。
这两种仪器每次发射的噪音是相似的。
低频振动的主动隔振器的使用克服了以前的g实验的主要限制的。
有了一个良好支持的振动隔离器封装在隔声箱里，包括了系统所有部件正确对准，由于产生的噪音振动，从集成的噪音和依赖于频率的系统响应，功率谱密度计算发现是 5 p.p.b.。
这是低于其他一些主要的噪声源（见表1）。
表1有了更好的频率源，放射性的稳定拉曼光束的强度，把铯移动到探测区域以外，这些主要的噪音可以降低到小于1ppb。
人为本底噪声的隔振系统的进一步调查可能会提升最终的仪器内的散粒噪声极限10倍的性能。
表 2表2显示我们已经确定了最重要的系统效应和其相关的不确定性。
其他效果，如磁场梯度、波前曲率、散斑，在空气和玻璃中的色散，光脉冲定时和切换中的错误，通过实验发现，以低于0.1 p.p.b.的水平并没有列出。
我们也估算相对论修正（p.p.b.）和变化的有效波矢的干涉序列在不同的传播序列（纠正不确定度，p.p.b.）。
我们现在考虑其他工具来源可能增加的不确定性。
对于中子干涉实验的动态衍射修正g百分之几的原始测量。
伯德指出，目前在我们的实验类似的效果应取决于因重力加速度在脉冲中原子共振的失谐。
实验上，我们发现是否只在脉冲中间失谐量保持为0与由于重力加速度引起的啁啾脉冲失谐量保持为0（在实验不确定度2 p.p.b.内）没有什么区别。
此外，常见的失谐对所有三个脉冲的影响被测量到的每千赫兹失谐共振条件是 1.3 p.p.b.。
在我们的实验中失谐是少于100 Hz，我们估计对我们的实验的这种影响应小于 1 p.p.b.。
光脉冲可能诱发a.c.Stark移位，导致系统误差。
我们通过引入不会影响到脉冲跃迁的场外共振拉曼脉冲来测量a.c.Stark移位。
这种移位可以通过调整拉曼光束的比例强度使其小于1 p.p.b.。
然而，在长期运行中这个比例往往波动，我们对这个影响分配了 1 p.p.b.的不确定度。
科里奥利效应发生时原子有水平的速度。
在此情况下，干涉仪的脉冲与原子的速度不平行，导致原子干涉包含一个空间区域。
测量比重产生旋转变化的灵敏度是（），这里的是角位移，是原子的速度，k是光子反冲的方向。
地球自转的rad 导致在g上有一个 1 p.p.b.的移位，使得原子有一个沿东向西的速度0.0087cm，与典型的小原子云（1.5cm ）传播速度相比，小得多。
如果我们选择的下降到探测区域东部和西部的原子数量均衡，这种效应可以降低到0。
通过摇摆光学台，从而引进大的旋转，我们能够在0.01 cm内定位这个点，造成一个在g上2 p.p.b.的相对不确定度。
依赖于频率的非线性相移的无线电频率系统控制拉曼差频模拟重力信号。
通过纠正的测量的相位变化和取k 的不同方向的平均结果，我们已经大大降低这个影响。
但是，这个步骤是困难的，剩余的2 p.p.b的相对不确定度仍然是一个主要的系统效应。
我们通过原子发射时逐步降低高度测量在互动区域中的重力梯度，互动区域是使用T=90ms干涉条纹的磁屏蔽区域。
在不同高度的g值表明，重力梯度等价于自由空气梯度。
这是合理假设恒定渐变的公式的使用。
我们有各种不同时间相对于的脉冲发射时间。
我们观察到由于重力梯度的计算的更改和光的 k 向量的幅度的改变导致定量g的变化。
我们的数据计算的曲线拟合（剩余 1 p.p.b.）允许我们设置一个上限为系统效应对任何轨迹的影响。
在p.p.b.水平上，环境影响的不确定度最为显著。
主要的不确定度有表2所示。
然而，这些影响不是仪器的不确定度的一部分。
我们在这里报告的测量表示与以前的原子干涉仪的测量值相比的绝对精度获得了百万倍的增加。
从我们的测量系统影响的研究，我们认为进一步改进科里奥利效应的控制，例如旋转整个系统，确保振动隔离器里没有同步的噪声应导致相对不确定度分式在阶。