自由落体加速度实验报告

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篇一：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=??0t+1/2g??2
该式中，s是物体在t时间内下落的距离；??0是物体运动的初速度；g是重力加速度；若测得s,??0,t，即求出g 值。

若使??0=0，即物体（小球）从静止释放，自由落体，则可避免测量??0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??0，再经过??1时间到达b处，令Ab间距离为??1，则
2
??1=??0??11
21
同样，经过时间??2后，小球由A处到达b’处，令Ab’间
的距离为??2，则有
2
s2=??0t2+1/2g??2
化简上述两式，得:
22
g=2
（??2??1-??1??2)/??1??2-t2??1=2(??2/??2-??1/??1)/??
2-??1
图1实验装置图
--------------------------------------------（1）上述方法中，??2,??1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：
2?s+??0114t?g=++（2）
211221
式中，取1=2=，1=2=2
要使?g较小，则：
①?t，?s，要多次测量后求出；
②??0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。

五、重点和难点
1、重力加速度测量方法；
2、保持支架铅直；
3、光电
门最佳位置的确定。

六、实验步骤
（1）调节自由落体装置：将系有重物的细绳挂在支柱
上作铅垂线，调节三脚座螺钉使铅垂线通过两光控门的中心，以保证小钢球下落时准确地通过光控门；同时要从水平方向调节光控门，使光控门保持水平，以确保两个光控门之间的距离即是??2,或??1的值；此外还要保证光控门在每次移动
之后都拧紧，不能有松动现象。

（2）ssm-5c计时-计数-计频仪的调试：接通电源，将
功能选择开关调至计时，输入信号分配开关sn指向2，将后面电压输出调至6V，检查两光控门的光源是否对正光敏管，用手遮一下上光控门，计时开始，再遮一下光控门，计时停止，即为正常。

（3）将oA设置为10.00cm,使ob’=135.00cm.
（4）将测速仪打开，选择“重力加速度”功能，按“电磁铁”，将小球吸住，保持小球静止。

（5）再按“电磁铁”键，小球自由下落，计时器开始
计时。

通过计时器
读出??2。

（6）连续测量5次，取平均值。

（7）改变第二个光电门的位置，重复上述步骤，共得
15组实验数据，得到15个不同的??1。

（8）按计算公式(2)计算?g值,并将所得数据绘制
成?g-??1曲线，找出?g最小的点，并确定相应的??1。

（9）利用已测数据找出与该??1最相近的数值，计算g，并计算此时的百
分误差。

注意：利用铅垂线和立柱的调节螺丝，确保离住处与铅直。

保证小球下落时，两个光电门遮光位置均相同。

测量时一定要保证支架稳定、不晃动。

路程s的准确测量对实验结果影响很大。

七、实验数据处理
1、取??0=10cm保持不变，则??0=1.4m/s。

2、取ob’=135.00cm，测出此时的实验数据如表1
表1测量数据表
3、在保持??0不变的情况下，不断改变??1的取值，并测出相应的时间t，实验
数据如表2所示。

取△s=0.5mm,△t=0.2ms）,其结果如表3所示
1
由图2可以看出，当??1=29.00cm时，重力加速度的不确定度最小，于是得到??1的最佳值为29.00cm.
此时，重力加速度为9.7593m/??2，由于长沙地区的重
力加速度实际值为9.8100m/??2，于是百分误差
e=|
g?g09.7593?9.8100
|?100%?||?100%?0.516%?1.00%g09.8100
于是实验结果满足实验要求。

最终得到??1=29.00cm时的重力加速度
g??9.8?0.1?m/s2
八、实验结果与分析
1、从以上实验结果可以看出，对于不同的??1的取值，重力加速度不确定度
的变化有一定的规律，但是其中仍有部分点存在一定误差；同时，虽然??1=29.00cm时重力加速度的不确定度最小，但相对来说重力加速度的百分误差仍然较大，其不确定度也较大。

通过对实验过程的分析，我们可以找出以下几种影响因素：视差。

在测量??2,??1的时候，由于视线并未保证严格水平，使读数与实际距离有一定的差别。

2、空气阻力。

在实验过程中，小球下落会有空气阻力，导致测出的值普遍
偏小，最终使重力加速度的值小于理论值。

3、仪器自身的精准度。

仪器精准度的大小会通过影响读数间接影响实验结
果。

4、小铁球的稳定性。

若释放时的小铁球处于摆动状态，则会影响到计时器
的计时，引起误差，可待小球较稳定后再释放。

5、oA 值的设定。

oA值的设定会直接影响??0，??2,??1的大小，进而影响不确定度的计算，并且还可能会对最佳??1的确定产生影响。

6、??2的设定。

??2的取值会直接影响不确定度的计算。

因此不同??2的取值可能会使结果有所不同。

九、问题与建议
1、要注意光电传感器的竖直和水平调整。

2、数据要充足，减少误差。

3、学会用图像法求解??1的最佳位置。

篇二：20XX年自由落体测加速度实验报告
实验报告名称：自由落体法测重力加速度
【实验目的】
1、学会运用自由落体仪和计时器
2、测量当地的重力加速度，掌握自由落体运动规律。

3、学会用逐差法处理实验数据
【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测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。

如图示。

实验原理，小球从A点沿竖直方向自由下落。

将两光电门分别放在b、c处，记下bc之间的距离s1和小球经过bc 两点的时间间隔t1，有s1=Vbt1+1/2gt1^2
要采用逐(:自由落体加速度实验报告)差法处理实验数据，必须使小球相邻两次的时间差相等，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
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【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b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.将上端光电门放在10cm处，使两光电门之间的距离s1为5cm，记下小球通过此距离的时间t1，时间显示时ms 指示灯亮，说明记录的
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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对应的高度差，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度值与此对应，故在时间it的两侧找到对应的高度差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】
光电发测g数值表
T1T2T3T4
36.525ms36.902ms36.305ms37.101ms
t2t3t4t
时间t/s0.0376280.0744560.1116840.148912
高度差0.050.11410.19220.2841
hi/m0.050.11470.19280.2833
平均高度差
m0.050.11440.19250.2837
第一次逐差：
h51=h5-h1=0.3885-0.05=0.3385（m）。