重力加速度测量设计性试验
20-21版：2.5 实验：用单摆测量重力加速度（创新设计）
第5节 实验：用单摆测量重力加速度一、实验目的1.学会用单摆测量当地的重力加速度。
2.能正确熟练地使用秒表。
二、实验设计1.实验原理当偏角很小时，单摆做简谐运动，其运动周期为T ＝2πl g ，它与偏角的大小及摆球的质量无关，由此得到g ＝4π2l T 2。
因此，只要测出摆长l 和振动周期T ，就可以求出当地的重力加速度g 的值。
2.实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺。
三、实验步骤1.做单摆取约1 m 长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂。
实验装置如图。
2.测摆长用毫米刻度尺量出摆线长l ′，用游标卡尺测出小钢球直径D ，则单摆的摆长l ＝l ′＋D 2。
3.测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆做30次～50次全振动的总时间，算出平均每一次全振动的时间，即为单摆的振动周期。
反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。
4.改变摆长，重做几次实验。
四、数据处理1.公式法将测得的几次的周期T和摆长l的对应值分别代入公式g＝4π2lT2中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地重力加速度的值。
2.图像法由单摆的周期公式T＝2πlg可得l＝g4π2T2，因此以摆长l为纵轴、以T2为横轴作出的l－T2图像是一条过原点的直线，如图所示，求出斜率k，即可求出g值。
k＝lT2＝ΔlΔT2，g＝4π2k。
五、误差分析1.系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。
即：悬点是否固定，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。
2.偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量。
因此，要注意测准时间(周期)。
要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即4，3，2，1，0，1，2，…在数“零”，的同时按下秒表开始计时。
单摆测量重力加速度实验报告
单摆测量重力加速度实验报告实验报告：用单摆测重力加速度实验报告:用单摆测重力加速度一、目的：学会用单摆测定重力加速度。
二、原理：在偏角小于5°情况下，单摆近似做简谐运动，其周期T?2?姓名L，由此可得g4?2L重力加速度g?，测出摆长L、周期T，代入上式，可算出g值。
T2三、器材：1m多长的细线，带孔的小铁球，带铁夹的铁架台，米尺，游标卡尺，秒表。
四、步骤：1、用游标卡尺测小铁球直径d ，测3次，记入表格。
2、把铁夹固定在铁架上端；将细线一端穿过小铁球的孔后打结，另一端固定在铁夹上，并使摆线长比1m略小；将做成的单摆伸出桌面外，用米尺测出悬吊时的摆线长L′（从悬点到小铁球顶端），也测3次，记入表格。
3、将摆球拉离平衡位置一段小距离（摆线与竖直方向夹角小于5°）后放开，让单摆在一个竖直面内来回摆动，用秒表测出单摆30次全振动时间t （当摆球过最低点时开始计时），也测3次，记入表格。
4、求出所测几次d、L′和t的平均值，用平均值算出摆长L? dtL，周期T?，230并由此算出g值及其相对误差。
5、确认所测g值在实验允许的误差范围之内后，结束实验，整理器材。
2篇二：大学物理实验报告-单摆测重力加速度西安交通大学物理仿真实验报告——利用单摆测重力加速度班级：姓名：学号：西安交通大学模拟仿真实验实验报告实验日期：2014年6月1日老师签字：＿＿＿＿＿同组者：无审批日期：＿＿＿＿＿实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验一、实验简介单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。
本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。
二、实验原理用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。
重力加速度的测量
桂林电子科技大学物理实验中心
物理实验教案
h1 = x0 − x1 ，释放小球，记下小球落下时经过两光电门的时间 t1 ；把下光电门下移至捕球 器附近，测出下光电门的坐标 x 2 ，则两光电门之间的距离 h2 = x0 − x 2 ，释放小球，记下小 球下落经过两光电门的时间 t 2 ，设小球落经上光电门时的速度为 v 0 ，则有 1 2 (4) h1 = v0 t1 + gt1 2 1 2 (5) h2 = v0 t 2 + gt 2 2
2
E=
g 公认值 − g g 公认值பைடு நூலகம்
× 100% ，并求得测量结果为： g = g ± Δg (其中Δg = E ⋅ g )
4π 2 为其斜率，故可利 g
B、直线拟合法: 由式（2）可知，T2 和 L 之间具有线性关系，
用 T —L 直线的斜率求出重力加速度 g。 注： g 公认值 可按如下公式获得： ①先求出在海平面上纬度为 ϕ 的重力加速度；
选择的研究课题
1、测定本地区重力加速度 g 值，测量结果至少有 4 位有效数字，并要求百分误差小于 0.1％。 2、 试比较各种实验测量方法的优缺点。 讨论各种实验测量方法中， 哪些量可测得精确？ 哪些量不易测准？并说明如何减小或消除影响精确测量的各种因素等。
选择的仪器
单摆、三线摆、J-LD23 型复摆实验仪、自由落体测定仪、HPCI-1 物理实验微机辅助教 学系统、钢球、重锤、米尺、游标卡尺、光电门、霍尔开关、数字毫秒计、杨氏模量测量仪 等。
课程设计实验报告10篇
课程设计实验报告10篇（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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重力加速度物理设计性实验方案
大学物理实验设计性实验方案实验题目：滴水法测重力加速度班级：物理学2013级（1）班学号： ***********名：***指导教师：粟琼凯里学院物理与电子工程学院2014年9月滴水法测当地的重力加速要求）；1.写出原理及公式，利用滴水法测当地重力加速度g（g=2ht22.找出的高度h为多少时g值接近真值；3.要求E g≤1.0%，对实验结果进行分析讨论；4. 设计数据表格，记下实验数据，对数据进行处理。
序言在经典力学中，作用力与重力始终是分别对待的。
因此而出现惯性质量与引力质量两个不同的概念。
然而，人们在实际的研究结果中发现，惯性质量与引力质量实际上是一样的。
在惯性运动中，如果物体不受外力作用就不会有加速度a。
只有当物体受到一个外力F的作用后，物体才会产生出一个加速度a。
而在“引力”（自由落体）运动中，即使不存在任何外力的作用，重力加速度g依然存在。
在重力加速度公式g=GM/r2中只有一个物体M存在，并没有物体与物体之间的相互关系，也不涉及到任何外力和运动。
在惯性运动中，物体运动的加速度a是由外力决定的，但是在引力运动中，加速度g是无法通过改变外力的方式来改变它的。
惯性运动与引力运动是两种完全不同的运动形式。
惯性运动是一个由外力产生加速度的过程，而引力运动则是一个由加速度产生重力的过程。
二者必须分别对待的主要原因就在于这种完全相反的力与加速度之间的因果关系上，重力加速度不是由外力产生出来的.重力加速度是物体的质量场密度在运动力学上的一种表现形式，它与质量场密度的数学关系是g=GmD。
g是重力加速度，Gm=8.38x10-10m3/kg·s2是一个常数，D是质量场密度。
任何一个物体在另一个物体质量场密度为D的质量场中所具有的重力加速度都是g=GmD。
重力加速度是一个重要的地球物理常数，精确的测得重力加速度在力学、热学、电学和天文学等方面都有广泛应用，在地质勘查的运用中也是非常重要的，通过对重力加速度的精确测量，可勘查出当地是否含有金矿等。
测重力加速度
设计性实验 重力加速度的测量重力加速度g 是一个反映地球引力强弱的地球物理常数，它与地球上各个地区的经纬度、海拔高度及地下资源的分布有关，一般说来，两极的g 最大，赤道附近的g 最小，两者相差约1/300。
重力加速度的测定在理论、生产和科学研究中都具有重要意义。
实验研究课题1、测定本地区重力加速度g 值，测量结果至少有4 位有效数字，并要求百分误差小于1％。
2、试比较各种实验测量方法的优缺点。
讨论各种实验测量方法中，哪些量可测得精确？哪些量不易测准？并说明如何减小或消除影响精确测量的各种因素等。
可选择的仪器单摆、三线摆、复摆、圆球、重锤、米尺、游标卡尺、光电门、数字毫秒计(手机秒表代替)、杨氏模量测量仪等。
设计方案举例：测量重力加速度的方法很多，有单摆、复摆、开特摆、三线摆、气垫导轨法和自由落体仪法等等，它们各有特点。
下面例举几种比较典型的方案。
方案一、单摆法 一、实验目的：1、掌握实验原理及方法，进一步熟悉根据什么以及如何选择实验仪器和测量工具；2、利用单摆测定重力加速度g 值；3、分析受力情况，讨论误差原因，评价测量结果。
二、实验原理单摆是用重量可忽视的细线吊起一质量为m 的小重锤，使其左右摆动，当摆角为θ时，重锤所受合外力大小sin =−f mg θ（图1），其中g 为当地的重力加速度，这时锤的线加速度为sin −g θ。
设单摆长为 L ，则摆的角加速度 sin /=−g L αθ。
当摆角很小时（小于 5°），可认为 ，这时sin ≈θθ，即振动的角加速度和角位移成比例，式中的负号表示角加速度和角位移的方向总是相反。
此时单摆的振动是简谐振动。
从理论分析得知，其振动周期 T 和上述比例系数的关系是2=T πω，所以2=T （2），式中L 为单摆摆长,是摆锤重心到悬点的距离, g 为当地的重力加速度。
将测出的摆长L 和对应和周期 T 代入上式可求出当地的重力加速度之值。
又可将此式改写成 224=LT g π ，这表示2T 和L 之间，具有线性关系，如果针对各种摆长测出各对应周期并绘制图线，则可从图线的斜率求出 g 值。
单摆测重力加速度 (设计性实验)
单摆的周期T
荷兰物理学家惠更斯得出:
公式： T2 l
g
g
4 2l
T2
振动周期跟振幅和摆球的质量无关
(1)摆长l:悬点到球心的距离 (2)适用条件:单摆做简谐运动.θ<50
误差等量分配的原则
由误差传递公式：
Eg
g
g
l 24T2
l T
实验设计要求： Eg 0.5%
误差等量的分配在两个直接测量量上，即
这样计算的结果，伽利略发现了一个秘密，这就是吊灯摆一次的时间，不管圆弧大 小，总是一样的。一开始，吊灯摆得很厉害，渐渐地，它慢了下来，可是，每摆动一次， 脉搏跳动的次数是一样的。
伽利略的脑子里翻腾开了，他想，书本上明明写着这样的结论，摆经过一个短弧要 比经过长弧快些，这是古希腊哲学家亚里士多德的说法，谁也没有怀疑过。难道是自己 的眼睛出了毛病，还是怎么回事。
实验目的
（1）掌握实验原理及方法。学习根据什么以及如何选 择实验仪器和量具 （2）利用单摆测定重力加速度g值，要求Eg 0.5% （3）分析受力情况，讨论误差原因，评价测量结果。
设计性实验
实验设计，就是要求学生设计实验方案，选择实验 器材，安排实验步骤，进行数据处理及分析实验现象。 它包括设计实验方案，设计实验步骤、设计实验改进方 法等。实验设计，主要考察学生是否理解实验原理，是 否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境 下迁移知识的能力。
分析原因：待测量太小
解决办法：累积放大--------改测多个周期 t nT
误差公式变为： t t2At2B0.2%
t
nT
若单次测量，则要求 tB 0.002
nT
若用机械秒表 B0.1s
测量周期数要求
物理设计性实验报告(单摆测重力加速度试验)
单摆实验测重力加速度实验目的1. 用单摆测量当地的重力加速度。
2. 研究单摆振动的周期。
实验仪器单摆，米尺，停表（或数字毫秒计，），游标卡尺，重锤。
实验原理单摆是用重量可忽视的细线吊起一质量为m 的小重锤，使其左右摆动，当摆角为θ时，重锤所受合外力大小f=- mgsin θ（图1），其中g 为当地的重力加速度，这时锤的线加速度为-gsin θ。
设单摆长为 L ，则摆的角加速度 a=-gsin θ/L 。
当摆角甚小时（小于 5°），可认为 ，这时 gsin θ= θ，即振动的角加速度和角位移成比例，式中的负号表示角加速度和角位移的方向总是相反。
此时单摆的振动是简谐振动。
从理论分析得知，其振动周期 T 和上述比例系数的关系是 T=a π2，所以 T=gL π2 式中 L 为单摆摆长,是摆锤重心到悬点的距离, g 为当地的重力加速度。
将测出的摆长L 和对应和周期 T 代入上式可求出当地的重力加速度之值。
又可将此式改写成 T 2=g Lπ24 。
这表示 T 2和 L 之间，具有线性关系，如就各种摆长测出各对应周期，则可从图线的斜率求出g值。
内容与要求1．取摆长约为1m的单摆，用米尺测量摆线长，用游标卡尺测量摆锤的直径，各5次。
用米尺测长度时，应注意使米尺和被测摆线平行，并尽量靠近，读数时视线要和尺的方向垂直以防止由于视差产生的误差。
2．用停表测量单摆连续摆动50个周期的时间，测5次。
注意摆角要小于5°。
用停表测周期时，应在摆锤通过平衡位置时按停表并数“0”，在完成一个周期时为“1”，以后继续在每完成一个周期时数2、3、…，最后，在数第50的同时停住停表。
3．将摆长每次缩短约10cm，测其摆长及其周期，填入表中. 注意事项1．使用停表前先上紧发条，但不要过紧，以免损坏发条。
2．按表时不要用力过猛，以防损坏机件。
3．回表后，如秒表不指零，应记下其数值（零点读数），实验后从测量值中将其减去4．要特别注意防止摔碰停表，不使用时一定将表放在实验台中央的盒中。
高中物理实验教案：测量重力加速度的实验设计
高中物理实验教案：测量重力加速度的实验设计引言大家好！在高中物理学习中，实验是非常重要的一部分。
通过实验，我们可以亲自参与，观察和探索物理现象，提高我们的实践能力和科学素养。
在这篇文章中，我将为大家介绍一种测量重力加速度的实验设计，帮助大家掌握这个重要概念。
为什么要测量重力加速度？重力加速度是指物体受到地球引力作用下的加速度。
在我们日常生活中，我们经常会遇到一些需要准确测量重力加速度的情况，比如建筑设计、交通工程等。
因此，我们需要掌握测量重力加速度的方法。
实验目的本实验的主要目的是通过测量自由下落物体的加速度，间接测量重力加速度，并加深对重力加速度概念的理解。
实验原理实验原理主要有两个方面：自由下落实验和运动学方程。
自由下落实验自由下落实验是指让物体在不受其他力作用下自由下落的实验。
在地球上，这时物体只受到重力的作用，因此可以间接测量重力加速度。
运动学方程运动学方程是描述物体运动的关系式。
对于自由下落实验来说，我们可以使用以下两个运动学方程： 1. 下落距离公式：s=1gt2，其中s为下落距离，g为重2力加速度，t为物体下落时间。
2. 平均速度公式：v=gt，其中v为下落物体的平均速度，g为重力加速度，t为物体下落时间。
实验材料和仪器•尺子或测量长度的仪器•秒表•容器（如透明塑料杯）•物体（如半球形金属块）实验步骤步骤1：准备实验材料和仪器•准备一个透明塑料杯，并用尺子或测量长度的仪器测量其高度。
•准备一个半球形金属块，并用尺子或测量长度的仪器测量其直径。
•准备一个秒表。
步骤2：设置实验装置•将透明塑料杯竖直放置在光滑平面上，确保其稳定。
•将半球形金属块放置在塑料杯的顶部。
步骤3：进行实验•按下秒表的计数按钮，并同时释放半球形金属块，使其自由下落。
•在半球形金属块触底时，停止秒表，并记录下落时间。
•重复上述步骤多次，取平均值以提高实验结果的精确性。
步骤4：计算重力加速度•根据下落时间和透明塑料杯的高度，计算半球形金属块的下落距离。
高中物理学习中的实验设计案例分享
高中物理学习中的实验设计案例分享实验一：测量重力加速度实验目的：通过实验测量地球表面的重力加速度，并了解测量原理和方法。
实验材料：弹簧测力计、线、小物块、停表、导线。
实验步骤：1. 将测力计挂在固定的支架上，确定测力计的初始长度。
2. 将导线通过测力计的挂环并挂上物块，使其悬挂在测力计下方。
3. 记录下物块悬挂后的长度，并使用停表记录下物块下落经过的时间。
4. 重复以上步骤，使用不同质量的物块，得到一组数据。
实验结果：根据实验数据，可以计算出物块受到的重力和测力计示数的比值，即重力加速度。
重力加速度可以通过公式 g = F/m 计算，其中 F 为物块受到的重力，m 为物块的质量。
通过多次实验并取平均值，可以得到较为准确的重力加速度数据。
实验二：测量光的折射率实验目的：通过实验测量光在不同介质中的折射率，并了解光的折射规律。
实验材料：光源、半圆形透镜、直尺、白纸。
实验步骤：1. 将透镜放置在平滑的水平桌面上，使用直尺确定透镜的光轴。
2. 在透镜的一侧放置光源，使光通过透镜，并在透镜的另一侧放置白纸，调整透镜与白纸的距离，使光在白纸上成像。
3. 使用直尺测量透镜与白纸之间的距离，并记录下来。
4. 用直尺测量光源与透镜之间的距离，并记录下来。
5. 将透镜移动一定距离，再次调整使光在白纸上成像，重复步骤3-4。
6. 根据实验数据，计算光在不同介质中的折射率。
实验结果：根据实验数据，可以计算出光在不同介质中的折射率。
利用透镜成像原理和光的折射规律，通过测量透镜与白纸之间的距离、光源与透镜之间的距离以及移动的距离，可以得到光的折射率。
实验三：测量电阻的变化实验目的：通过实验了解电阻值与电流、电压的关系，并探究电阻的变化对电路的影响。
实验材料：电源、导线、电流表、电压表、不同电阻值的电阻器。
实验步骤：1. 将电源与电阻器依次连接，并连接上导线。
2. 使用电流表和电压表测量电路中的电流和电压。
3. 改变电阻器的阻值，记录下相应的电流和电压。
重力加速度的测定实验报告
重力加速度的测定实验报告实验报告：重力加速度的测定摘要：本实验旨在通过自由落体实验法和双摆实验法分别测定重力加速度，并比较两种方法的实验结果。
实验结果表明，两种方法分别得到的重力加速度值为9.77 m/s²和9.79 m/s²，精度较高且符合理论值9.81 m/s²。
因此，本实验中所使用的两种方法均可以用于重力加速度的测定。
实验介绍：本次实验采用了自由落体实验法和双摆实验法两种方法对重力加速度进行了测定。
自由落体实验法的原理为在重力作用下物体做自由竖直上抛运动的运动方程为：h=1/2*g*t²。
双摆实验法的原理为，当两个摆长相等的摆锤在同一时刻由于受到重力作用而做简谐运动时，它们的解释周期相等。
周期T与摆长l和重力加速度g有关系式T=2π√（l/g）。
实验步骤：1.自由落体实验法：（1）测量掉落高度h，取三个值，求平均值。
（2）打开计时器，记录物体下落的时间t，取三个值，求平均值。
（3）根据t=sqrt（2h/g）计算测得的重力加速度g的值。
2.双摆实验法：（1）调整两个摆的长度，使它们长度相等，然后分别测量其振动的周期T1、T2，取平均值T。
（2）根据T=2π√（l/g）计算测得的重力加速度g的值。
实验结果：自由落体实验法分别测得的重力加速度值为9.77 m/s²、9.84m/s²、9.73 m/s²，平均值为9.78 m/s²；双摆实验法得到的重力加速度值为9.79 m/s²。
两种方法得到的重力加速度值精度较高，均符合理论值9.81m/s²。
而自由落体实验法所测得的重力加速度值略低于理论值，可能是由于空气阻力和实验误差导致的。
实验结论：通过自由落体实验法和双摆实验法分别对重力加速度进行测定，可以得到精度较高，均符合理论值的结果。
虽然自由落体实验法所测得的结果略低于理论值，但是仍可以用于初步的重力加速度测定。
利用传感器测量重力加速度大小的实验设计
利用传感器测量重力加速度大小的实验设计
1 实验背景
本实验的主要目的是测量重力加速度的大小，可以帮助我们了解
地心引力的大小。
它涉及到理论物理学和实验物理学，综合运用物理
学原理和实验仪器对重力加速度参数进行测量。
2 实验方法
实验所用的主要仪器是传感器。
传感器被用来同时测量重力加速
度大小和其持续时间。
在测量重力加速度大小之前，我们需要系统地
准备实验装置。
实验装置由根据实验要求组合的传感器、电路板、电
脑等组成，它们之间的连接需要按照既定的步骤进行操作。
3 实验结果
实验结束后，我们得到一系列的数据。
我们可以通过数据分析和
比较重力加速度的大小，从而确定地心引力大小。
这些数据还可以用
来衡量物体加速度变化的速度，进而可以用来检测宇宙射线、重力波等。
4 实验安全
关于实验安全，我们需要注意实验仪器在使用过程中的安全问题。
保持仪器的整洁，避免设备的损坏。
在手持传感器的实验过程中，应
避免传感器处于高压区，做到安全操作。
5 结论
在进行本次实验后，我们能够准确测量重力加速度的变化，从而了解地心引力大小。
对于仪器的使用，我们应尽量做到安全操作，避免损坏仪器。
大学物理气垫导轨测重力加速度实验设计性实验
大学物理气垫导轨测重力加速度实验设计性实验本实验旨在通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，并研究测量误差来源及其对结果的影响。
实验原理在地球表面，一个质量为 m 的物体所受到的重力加速度可以表示为：g = G*M/r^2其中，G 为引力常数，M 为地球质量，r 为该物体与地心的距离。
根据上式，可以直接测量出地球表面的重力加速度 g。
在本实验中，将采用气垫导轨的方法进行测量。
在气垫导轨上，可以使得质量为 m的物体受到一个近似为零的水平支持力 F，因此在垂直方向上只受到重力 Fg 的作用。
则有：Fg = m*g为了消除气垫导轨与地球表面之间的接触，则需要在导轨上加装一个固定的磁铁系统，使得导轨与地面之间的间隙不超过导轨高度的 1/10。
在磁铁的作用下，导轨可以在空气垫的支持下在地面上滑动，实现对物体的测量。
实验步骤1. 在实验台的支架上固定气垫导轨，并调整导轨支架的高度，使得导轨与地面之间的距离为导轨高度的 1/10。
2. 在气垫导轨上放置一个质量为 m 的物体，并用卡尺等工具准确测量物体的直径d。
3. 打开气垫系统，使得气垫导轨充满气体，并使用气垫导轨上配备的手动推进器将物体移动到高度为 0 的位置。
4. 记录气垫导轨的长度 L 和物体的初始位置，并用一个秒表来记录物体向下移动一定距离所需的时间 t。
5. 根据垂直方向上的运动规律，求出物体下降的平均加速度 a，即：a = 2L/(t^2)7. 重复实验多次，取平均值，得到地球表面的重力加速度 g 的最终测量值。
注意事项1. 在实验前需要对气垫导轨及磁铁系统进行充分的清洁和调整，以保证气垫导轨能够在地面上畅通无阻地运动。
2. 需要准确测量物体的直径，以消除测量误差。
3. 实验中尽量保持实验环境的稳定性，避免因环境变化而引起的误差。
4. 重复实验多次，取平均值，以提高测量结果的准确性。
结论通过气垫导轨测量地球表面的重力加速度，可以得到较为准确的测量结果，并通过分析误差来源，可以采取相应的措施来提高实验精度。
测量重力加速度的实验设计方案
实验器材
下落测量仪
直尺和尺子
物体样本
计时器
实验材料总结
实验材料的选择、准备和保养是保证实验顺利进 行和结果准确的关键步骤。精心选择实验器材， 准确准备和保养器材，不仅能够确保实验数据的 可靠性，还能延长器材的使用寿命，提高实验效 率。
● 03
第3章 实验步骤
步骤一：设定实 验条件
在进行重力加速度的 实验设计中，首先需 要确定实验地点和时 间，这样可以消除外 部因素的影响。接着 设置下落测量仪，准 备好实验器材和记录 表格，确保实验过程 顺利进行。
测量重力加速度的实验设计 方案
汇报人：XX
2024年X月
第1章 实验背景 第2章 实验材料 第3章 实验步骤 第4章 数据处理 第5章 实验拓展 第6章 总结与展望 第7章 附录
目录
● 01
第1章 实验背景
重力加速度的定 义
重力加速度是指物体 在自由下落时所受重 力的加速度。地球上 的重力加速度约为 9.8 m/s^2。重力加 速度是一个重要的物 理量，对于许多实验 和现象都有重要影响。
01、 重要性
阐述重力加速度的重要性和实验的意义
03、
应用意义
说明实验的实际应用和意义
02、 理论与公式
介绍相关的物理理论和公式
04、
深入了解重力加速度
相关原理
探究牛顿引力定 律和万有引力定
律
影响因素
了解重力加速度 受质量和位置等
因素影响
重力场
探讨地球的重力 场对物体的作用
实验设计
学习如何设计准 确的重力加速度
比较不同实 验条件下的 重力加速度
数据
对比实验结果， 找出变化规律
误差分析
物理实践测量重力加速度的实验设计
物理实践测量重力加速度的实验设计实验目的：本实验旨在通过测量自由落体的加速度，了解重力加速度的概念以及相关测量方法，并且掌握实验器材的使用和数据处理分析的基本技能。
实验原理：重力加速度指的是地球的引力对物体的作用加速度，通常用g表示，其大小约为9.8 m/s²。
根据牛顿第二定律，当只有重力作用在物体上时，物体的加速度与重力加速度相等。
实验器材：1. 物体自由下落装置（例如弹簧系列）2. 电子计时器3. 钢球（具有一定重量）4. 直尺5. 实验笔记本和计算器6. 实验报告表格（记录实验数据）实验步骤：步骤1: 实验前准备1.1 确保实验器材的正常使用和安全。
1.2 确定测量位置，并在垂直墙壁上设立垂直基准线。
1.3 准备好实验笔记本和计算器。
步骤2: 钢球自由落体实验2.1 启动电子计时器。
2.2 保持钢球处于静止状态。
2.3 从事先确定好的高度释放钢球。
2.4 钢球自由落体时，观察并记录下电子计时器的读数。
步骤3: 重复实验3.1 重复步骤2，进行多次实验。
3.2 保持实验条件尽量一致，例如释放高度和钢球的质量。
3.3 记录每次实验的数据。
步骤4: 数据处理和分析4.1 将实验数据记录在实验报告表格中。
4.2 对每次实验的读数取平均值，得到钢球自由落体所用时间，即t （单位：秒）。
4.3 计算自由落体加速度a，使用公式a = 2h/t^2，其中h为钢球下落的高度（单位：米）。
4.4 计算每次实验的重力加速度，使用公式g = a - a0，其中a0为实验过程中可能存在的误差（例如空气阻力等）。
4.5 取多次实验的重力加速度平均值作为最终的测量结果。
实验注意事项：1. 确保实验器材的正常使用和安全，避免因不当操作引起事故。
2. 在进行实验前，仔细阅读实验说明和操作步骤，并确保操作的正确性。
3. 实验中应重复多次测量，以提高测量结果的准确性和可靠性。
4. 在记录实验数据时，应注意精确到合适的位数，以确保数据的准确性。
高中物理课堂的实验设计测量重力加速度
高中物理课堂的实验设计测量重力加速度在高中物理课堂中，实验设计是一项非常重要的任务。
其中，测量重力加速度的实验设计尤为关键。
本文将详细介绍一种适用于高中物理课堂的实验设计，帮助学生们准确测量重力加速度。
实验目的：通过测量自由落体运动物体的加速度，准确测量重力加速度。
实验材料：1. 直尺2. 秒表3. 米尺（或卷尺）4. 一块小石头或金属球实验步骤：1. 在室内或室外选择一个平稳的垂直位置进行实验。
2. 将直尺垂直固定在一个平稳的支架上，确保直尺竖直且不摇晃。
3. 在直尺的下方，放置一块小石头或金属球，并确保它与直尺底部相切。
4. 记录小石头或金属球的起始位置。
5. 手持秒表，并保持手稳定。
6. 放开小石头或金属球，开始计时并记录下自由落体过程中每隔0.1秒的下降距离。
7. 持续计时，直到小石头或金属球落地。
8. 停止计时并记录下总的下降时间。
实验数据处理：1. 根据实验数据计算每个时间间隔下小石头或金属球的平均下降距离，可以通过相邻两次记录的下降位移之差来计算。
2. 利用计算出的时间间隔和平均下降距离，绘制出小石头或金属球自由落体运动的距离-时间曲线。
3. 根据距离-时间曲线判断小石头或金属球的运动是否呈现匀加速运动。
4. 若为匀加速运动，根据运动学公式 s = 0.5 * g * t^2 ，计算重力加速度。
注意事项：1. 实验中，尽量减小人为误差。
例如，在测量小石头或金属球下降距离时，应将视线放置在水平方向上，避免因角度引起的测量误差。
2. 在三次以上的实验中取平均值，以提高实验数据的准确性。
3. 注意保持实验环境的稳定性，避免空气流动或其他因素对实验结果的干扰。
实验结果展示：在实验中，我们得到了小石头或金属球自由落体运动的距离-时间曲线，根据该曲线可以判断运动呈现匀加速运动。
根据运动学公式，我们计算出重力加速度为9.8 m/s^2。
实验结论：通过这个实验设计，我们成功地测量了重力加速度。
实验结果与理论值（9.8 m/s^2）非常接近，说明实验设计的准确性和可行性。
重力加速度的测量
凯里学院中学物理设计性试验报告物理学专业10物本2班，学号2010405308 姓名成绩重力加速度的测量（平衡法测重力加速度）一.实验仪器：弹簧秤已知质量的钩码物理天平。
二.实验原理实验原理：用弹簧秤和已知质量的钩码测量，将已知质量为m的钩码挂在弹簧秤下，待平衡后，弹簧秤示数为G,利用公式：G=（1）mg得：m=（2）Gg/多次测量，做mG-图像，求斜率，其斜率即为g。
三.实验步骤：（1）用物理天平测量4个钩码质量并记录（2）将所测钩码依次挂在弹簧秤下，带平衡后，读出弹簧秤上试数，并记录。
（3）根据测量出的G值和m值，做出mG-图像，求出图像的斜率，其斜率便为、g（4）计算误差。
五.实验数据以及处理1.平衡法测重力加速度数据表格设计钩码的标示质量)(g 50 100 150 200 钩码的实际质量)(g 50．0 100.4 150.45 200.8 弹簧秤示数G )(N0.470.981.421.982.根据所得数据做m G -图象：0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.40.60.81.01.21.41.61.82.02.2Y (N )X (kg)m G -图像3.根据所做m G -图像求出g 值。
由m G -图所拟合直线得：2/939.9s m g =由所测数据得：2/019.0)(s m g u =所以重力加速度的测量结果：2/)019.0939.9(s m g ±=六．注意事项1.注意天平的使用方法和注意事项2.弹簧秤必须调零。
自由落体重力加速度的测定-表格更新
设计性实验 重力加速度的测定一、实验目的1. 通过测定重力加速度，加深对匀加速运动规律的理解；2. 学习用光电法计时；3. 学习用落体法测定重力加速度。
二、实验仪器ZL-B 重力加速度测定仪、 ZL-B 重力加速度测定仪专用毫秒计、钢球等。
三、仪器简介重力加速度测定仪由刻制标尺的立柱、三脚支架、光电门、电磁吸球器及橡皮吸球器、接球架、数字毫秒计等组成。
立柱下端固定在三脚支架上，三脚支架上的螺栓用于调节立柱与地面的垂直度用重锤调光电门在同一直线。
立柱上端有电磁吸球器或橡皮吸球器。
1.当电磁铁线圈接通低压电源时，电磁铁可吸住小钢球；断开电源时，小钢球落下作自由落体运动。
2.橡皮吸球器下端有一吸头，按住橡皮吸球，可将小球吸住。
当空气进入吸球后，使吸球内、外气压趋于一致时，小球开始自由下落。
掌握按压橡皮吸球的程度，可控制释放小球的时间。
3.立柱中间安装两个可上下任意移动的光电门，光电门在立柱上的位置由光电门支架上横线所对标尺的刻度决定。
四、实验原理：自由落体运动是初速为零的匀速直线运动,根据自由落体公式:221gt h = （1） 22th g = （2） 只要测出物体下落的时间t 0和t 时间内物体下落的距离h,就可以得到重力加速度g 。
方式一：联动计时方式本仪器装有联动计时装置，即在切断电磁铁电源、小球落下的瞬间开始计时,到小球经过第一个光电门时停止计时,利用电磁铁吸球器到第一个光电门之间的距离h 和电脑计时器上所计时间t ，运用公式（1）、（2）即可求得重力加速度g 。
这种测量方式，公式简单，测算方便。
但测得的重力加速度g 一般误差较大（约1—3%），原因有1．h 的精确测量有困难。
用公式（1）、（2）测量时，要保证V 0=0，这就要求将光电门调至刚刚不挡光的临界位置，这是十分困难的。
2．t 的精确测量不易进行。
由于电磁铁有剩磁，电磁铁断电的瞬时，小球并不立刻下落，这就造成时间测量上的误差。
方式二：双光电门计时方式方法一：如图1所示，小球沿竖直方向从0点开始自由下落，设它到达A 点的速度为V 1，从A 点起，经过时间t 1后小球到过B 点。
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重力加速度测量（设计性实验）
【实验目的】
（1）推导单摆测量重力加速度的公式。
（2）掌握单摆测量重力加速度实验的实验设计方法及验证方法。
（3）掌握间接测量量不确定度的计算方法。
（4）了解单摆测量重力加速度实验的主要误差来源。
（5）估算实验仪器的选取参数并设计实验数据记录表格。
【设计实验】
设计性实验的设计过程主要有以下几步：
（1）根据待测的物理量确定出实验方法（理论依据），推导出测量的数学公式；判定方法误差给测量结果带来的影响。
（2）根据实验方法及误差设计要求，分析误差来源，确定所需要采用的测量仪器（包括量程、精度等）以及测量环境应达到的要求（如空气、电磁、振动、温度、海拔高度等）。
（3）确定实验步骤、需要测量的物理量、测量的重复次数等。
（4）设计实验数据表格及要计算的物理量。
（5）实验验证。
要用测得的实验数据，采用误差理论来验证实验结果。
若不符合测量要求，则需对上述步骤中的有关参数做出适当调整并重做实验，据测得的实验数据进行实验验证，以此类推直到符合要求为止。
设计实验的原则应在满足设计要求的前提下，尽可能选用简单、精度低的仪器，并能降低对测量环境的要求，尽量减少实验测量次数。
【设计要求】
（1）测定本地区的重力加速度，要求重力加速度的相对不确度小于0.5%，即
g 0.5u g ≤%。
确
定所需仪器的量程和精度，以及测量参数（摆长和摆动次数）。
（2）本实验是测量重力加速度的设计性实验，但考虑到设计难度、仪器资源的限制等因素，规定其实验方法采用单摆法。
（3）可用仪器有：钢卷尺（1 mm/2 m ，表示最小分度值为1 mm ，量程为2 m ，下同）、钢直尺（1 mm/1 m ）、游标卡尺（0.02 mm/20 cm ）、普通直尺（1 mm/20 cm ）、电子秒表（0.01 s ）、单摆实验仪（含摆线、摆球等）。
【实验内容】
（1）原理分析。
写出单摆法测量公式完整的推导过程及近似要求，并画出原理图（查阅相关书籍及网站）。
（2）误差分析。
分析实验过程中的主要误差来源并估算。
（3）不确定度的推导与计算。
（4）估算实验参数（摆长和摆动次数）。
（5）设计实验步骤与数据表格。
（6）实验与验证。
【设计提示】
（1）用单摆测量重力加速度，单摆的振幅很小（＜5︒）时，其周期T 为
2T = （4.10.1） 式中 l —— 单摆的摆长；
g —— 重力加速度。
由上式可得：
g
L T 22
4π= （4.10.2） （2）摆的振动周期T 和摆角θ之间的关系，经理论推导可得
.......]2
sin )4231(2sin )21(1[22220+⨯⨯++=θθT T （4.10.3） 式中T 0为接近θ0的周期，即 g
L T π20= （4.10.4） 如果略去2sin 4θ
及其后的各项，则
)2
sin 411(20θ+=T T （4.10.5） （3）重力加速度的大小随着地理纬度和海拔高度而改变。
此外，由于地球内部密度的非均匀分布，导致某些地区有重力异常现象。
（4）提示：由2
24T L g π=，可写出g 的相对不确定度u g /g 的表示式 21222⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=T u L u g u T L g （4.10.6） 按不确定度的等量分配原则 22g l 12u u l g ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭ （4.10.7） 22g T 212u u T g ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
（4.10.8） 在实验之前是无法统计与确定随机误差大小的，所以在设计实验参数时，先暂不考虑不确定度A 类分量，只考虑不确定度B 类分量，即
B u = （5.10.9） （5）估计摆长。
在测量摆长时，可能有如下的系统误差：
① 测量所用仪器的仪器误差（∆a 1）。
② 测量时尺子与摆线不平行所造成的误差（∆a 2）。
③ 摆线自身弹性所造成的误差（∆a 3）。
④ 摆球大小、偏心的影响（∆a 4）。
确定测量摆长用的仪器，分别估算出上面各项误差的大小，代入式（4.10.9），算出u l ，再代入式（4.10.7），可得到摆长l 的最小取值，然后根据实际情况并考虑到实验中的随机误差影响，确定出摆长的最终取值。
（6）估计摆动次数。
在测量摆动时间时通常只考虑两类误差：计时的仪器误差和人的反应误差。
仪器误差（∆t 1）为0.01 s （电子秒表），而反应误差则产生于开始计时和停止计时，通常认为是0.2 s ，因此∆t 2＝∆t 3＝0.2 s （取误差最大情况）。
确定计时所用的仪器，将上述误差代入式（4.10.8），可得摆动的总时间t 。
由上面得到的l 估算出周期的大小（估算时g 取为9.8 m/s 2），再利用关系t ＝nT 就可以得到摆动次数n 的下限，同时考虑到实验中的随机误差影响，确定出n 的最终取值。
注意：L 和n 的最终取值应比设计值稍大一些。
但不要相差得太多。
【实验思考】
（1）测量单摆的摆长有三种方法：
① 211L L L +=
；② 21d L L +=；③ 22d L L -= 式中 L 1 —— 绳长；
L 2 —— 绳长＋摆球直径。
L 1、L 2用米尺测量，d 用游标卡尺测量，通过误差计算，选何种方法较好？
（2）能不能用普通的手表或电子表来替代秒表测量摆动时间？如果能，那么设计过程该怎么调整？
（3）用实验验证：L 与n 中哪一个对g 的测量结果影响最大。
（4）观察在不同的摆角下所测出的周期与用式（4.10.1）计算的结果相比较，结果说明什么？。