重力加速度实验测量方法及改进

一 .改进重力加速度测量实验的意义 1.1减小误差 目 前 ，在 物 理 界 存 在 众 多 测 量 重 力 加 速 度 的 相 关 方 法 ，但 是 不 可 否 认 ，其都 存 在 一 定 的 误 差 ，因为空气阻力是无处不在 的。各类测量方法 都 各 有 利 弊 ，通 过 对 实 验 数 据 的 分 析 ，可以 发 现 该 数 据 与 理 论 数 据 一 般 都 存 在 一 定 的 偏 差 ，这 与 空 气 的 阻 力 、海拔以及地球纬度等都具有很大的关系，因此 ，我们在实 验 时 ，不仅应该根据规范的程序进行操作，在最大程度降低误 差 ，还应该对实验程序进行必要的思考，对实验加以改进。 1.2为物理学发展奠定基础 重 力 加 速 度 是 物 理 学 中 极 其 重 要 的 一 项 内 容 ，对 于 该 物 理 量 的 研 究 比 较 复 杂 ，因 为 其 会 在 一 定 程 度 上 受 到 海 拔 高 度 与 地 球 炜 度 的 影 响 ，但是 其 在 生 活 中 无 处 不 在 ，对于该物理量的研 究 与 学 习 ，能够为后期的压力、行星运动以及磁感应强度的学 习奠定基础。因 此 ，加 强 对 重 力 加速度相关课题的研究，清楚 了 解 该 物 理 量 的 测 量 过 程 ，能 够 有 效 升 华 人 们 对 物 理 系 统 的 认 识 ，从而为以后的物理学习奠定基础。 1.3深化学习内容 实验课程能够在一定程度上提升学生的动手能力、 自主思 考能力以及合作精 神 等 ，另 外 ，其也是对理论知识的实践与巩 固 ，从而让学生了解在理论课上无法理解的知识点与问题。而 实验方法的改进能够让学生对重力加速度具有更深层次的思考, 让 学 生 明 白 实 验 的 开 展 不 应 该 仅 仅 关 注 表 象 ，还 应 该 对 程 序 与 步骤进行深入的思 考 ，在 现 有 的 条 件 下 ，对其进行必要的完善 与 改 进 ，从而达到 更 精 确 的 测 量 结 果 ，因 此 ，测量方式的改进 能 够 在 一 定 程 度 上 让 学 生 通 过 简 单 的 实 验 学 到 更 多 的 东 西 ，从 而进一步深化学习内容。
关 键 词 ：重力加速度；实验测量；改进
重 力 加 速 度 是 在 物 理 学 中 使 用 率 非 常 高 的 物 理 量 之 一 ，其 对于科研工作的开展或者工程技术的研究等都具有非常重要的 作 用 。这是物理课程教学中必不可少的一项实验，其原理十分 简 单 ，在 一 般 情 况 下 ，只要在相同的实验步骤与地点下，都能 获得相似的实验数 据 ，但 是 在 实 际 过 程 中 ，一些小因素还是会 不可避免地对实验结果造成影响，例 如 设备使用情况、操作规 范 性 等 ，因 此 ，选择最佳的实验方式对物理课程的开展来说具 有非常重要的作用。
钟州
神州教育
重力加速度实验测量方法及改进
李炎泽 冷水江一中
摘 要 ：重力加速度的测量实验是物理课程中一个经典的实 验 ，其存在较多的测量方法，但是各有利弊，例如落球计时法， 其就在很大程度上简化了实验操作，但是因为磁感线对小球运 动的影响，使得相关计时数据的精确度不高，这使得重力加速 度的测量结果偏差较大，而火花计时法，其虽然程序较为简单， 计算方便，但是该方法的定位精确度与安全性一般相对较低， 这也在很大程度上对实验结果产生了较大的影响，因此，如何 使用有效的方法对重力加速度进行测量是当下科研人关注的 重点问题，本文也主要针对重力加速度的测量方法与改进策略 两大方面的内容进行深入分析，希望能为我国物理领域的发展 提供帮助。
பைடு நூலகம்
二 、重力加速度的主要测量方法 2.1激光计时法 该种方法在一定程度上解决了光电测量法中定位不精确、 磁 电 干 扰 大 等 众 多 问 题 ，提 升 了 测 量 结果的精确度，简化了实 验 程 序 ，提 升 了 实 验 设备的抗干扰性能，另 外 ，由于激光位置 容 易 调 整 与 固 定 ，因 此 ，这 也 在 很 大 程 度 上 降 低 了 实 验 误 差 。 相 较 于 落 球 法 ，该 种测量法主要在两大方面进行了改进，一是 将小球替换为 圆 柱 形 的 物 体 ，二是把光电测 量 转 变 为激光，在 物体下 落 的 过 程 中 ，将 会 挡 住 激 光 ，从而设备开始自动进行相 关 的 计 时 操 作 ，这 能 够 在 很 大 程 度 上 提 升 测 量 结 果 的 精 确 度 。 2.2打点计时器测量法 由 于 小 球 在 自 由 落 体 中 的 运 动 状 态 为 匀 加 速 直 线 运 动 ，利 用打点计时器能够很好地了解在每个相同的时间间隔里小球的 运 动 情 况 ，通 过 对 纸 带的分析与计算，能够快速得到本地区重 力 加 速 度 的 测 量 值 ，但 是 该 项 实 验 也 不 可 避 免 地 存 在 一 些 误 差 ， 例 如 纸 带 与 设 备 的 摩 擦 、空 气 阻 力 的 存 在 等 会 在 很 大 程 度 上 降 低 小 球 下 落 的 速 度 ，从而使得重力加速度的测量值远小于理论 值 ，另 外 ，若 设 备 打 点 不 够 清 晰 ，就 会 带 来 一 定 的 视 觉 误 导 , 从 而 对 测 量 值 造 成 影 响 ，因此，要想对打点计时器测量法进行 改 进 ，首先要减小实验过程中的摩擦，例如可以通过更新设备、 升级纸带材料等方法来减小摩擦。 2.3三线摆测量法 该种方法是大学物理课程中用于测量小球运动惯量的主要 方 法 ，在 设 备 系 统 中 ，主要通过将三条长度相同的摆线把两个 圆形转盘连接起来，上 边 的 转 盘 保 持 固 定 ，而下边的转盘则在 悬 挂 状 态 中 ，从而能 够 进 行 扭 摆 。该设备系统的周期与其转动 惯 量 、质量 等 都 具 有 密 切 的 联 系 ，因 此 ，通过测量设备运动周 期 与 重 量 ，利用公式能够快速地得到其转动惯量，然后再使用 平 轴 定 理 ，就可以得到重力加速度的实验值，该种实验方法是 大学中测量转动惯量常用的方法，但 是 在 实 际 操 作 中，该方法 的程序较为复杂，操 作 也 比 较 困 难 ，因 此 ，应该对误差进行严 格 的 控 制 ，例如保证三根摆线的长度一致、固定好设备系统等, 这都能够在很大程度上提升实验结果的精确度。 三、 结论 综 上 所 述 ，通过对大学与高中多种重力加速度物理测量方 式 的 详 细 分 析 ，能 够对相关内容进行引导性的阐述，因此，在 实际的 实 验 过 程 中 ，实验人员应该充分考虑自身的基本条件与 具 体 情 况 ，例 如设备状态、环 境 条 件 等 ，从而选择合理的测量 方 式 开 展 相 关 的 实 验 ，进一步达到对理论知识的巩固与了解, 实现创新性与拓展性思维的提升。另 外 ，实验人员还应该自主 思 考 造 成 实验误差的因素，并在最大程度降低误差因素对实验 结果的 影 响 ，达到改进实验的目的。