测定重力实验报告

一、实验目的
1. 了解重力加速度的基本概念及其在物理中的应用。

2. 掌握单摆法测量重力加速度的原理和实验方法。

3. 培养实验操作技能，提高数据分析能力。

二、实验原理
1. 单摆法：单摆是一种理想化的物理模型，在摆角小于5°的条件下，单摆的运
动可以近似看作简谐运动。

根据单摆的运动方程，可以推导出重力加速度的计算公式：
\[ g = \frac{4\pi^2L}{T^2} \]
其中，g为重力加速度，L为单摆长度，T为单摆周期。

2. 落球法：利用自由落体运动，通过测量物体下落时间或距离，计算重力加速度。

根据自由落体运动的规律，可以得到以下公式：
\[ g = \frac{2h}{t^2} \]
其中，g为重力加速度，h为物体下落的高度，t为物体下落的时间。

三、实验仪器
1. 单摆：一根细线，一端悬挂一个小球。

2. 秒表：用于测量单摆周期。

3. 直尺：用于测量单摆长度。

4. 落球装置：一个铁架台，一个重物，一个计时器。

5. 米尺：用于测量物体下落的高度。

四、实验步骤
1. 单摆法：
（1）将单摆悬挂在固定点，确保摆角小于5°。

（2）使用秒表测量单摆完成10次全振动的时间，计算平均周期T。

（3）使用直尺测量单摆长度L。

（4）代入公式计算重力加速度g。

2. 落球法：
（1）将铁架台固定在实验台上，调整高度，使重物能够自由下落。

（2）使用米尺测量重物下落的高度h。

（3）使用计时器测量重物下落的时间t。

（4）代入公式计算重力加速度g。

五、实验数据及处理
1. 单摆法：
（1）测量单摆完成10次全振动的时间：t1=15.0s，t2=14.8s，t3=14.9s，
t4=15.0s，t5=14.7s，t6=14.8s，t7=14.9s，t8=15.0s，t9=14.7s，t10=14.8s。

（2）计算平均周期T：T = (t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 + t8 + t9 + t10) / 10 = 14.9s。

（3）测量单摆长度L：L = 1.0m。

（4）代入公式计算重力加速度g：g = (4π^2L) / T^2 = 9.85m/s^2。

2. 落球法：
（1）测量重物下落的高度h：h = 0.5m。

（2）测量重物下落的时间t：t = 0.5s。

（3）代入公式计算重力加速度g：g = (2h) / t^2 = 8.0m/s^2。

六、实验结果与分析
1. 单摆法测得的重力加速度g为9.85m/s^2，与理论值10m/s^2较为接近，说明实验结果较为准确。

2. 落球法测得的重力加速度g为8.0m/s^2，与理论值10m/s^2存在较大偏差，可能是由于实验操作过程中存在误差，如测量高度和时间的误差等。

3. 通过本次实验，我们了解了重力加速度的基本概念及其在物理中的应用，掌握了单摆法和落球法测量重力加速度的原理和实验方法，提高了实验操作技能和数据分析能力。

七、实验总结
1. 本次实验通过单摆法和落球法测定了重力加速度，验证了重力加速度的基本概念及其在物理中的应用。

2. 在实验过程中，我们遇到了一些问题，如单摆的摆角不易控制、落球装置的调整等。

通过分析问题，我们找到了相应的解决办法，提高了实验的准确性。

3. 本次实验让我们认识到，物理实验是理论与实践相结合的过程，只有掌握实验原理，才能更好地进行实验操作，提高实验结果的准确性。