实验2自由落体法测定重力加速度(详写).docx

莃袄螄肈羆羂《实验2自由落体法测定重力加速度》肅蚃蒀实验报告膈莇莈一、实验目的和要求螇蒂蒆学会用自由落体法测定重力加速度;芈螈肄用误差分析的方法,学会选择最有利的测量条件减少测量误差。芄膁蒀二、实验描述莈腿螈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。羆芃袄三、实验器材莈莅螃MUJ-5C型计时计数测速仪(),自由落体装置(),小钢球,接球的小桶,铅垂线。蒄肂薀实验原理蒈螆腿实验装置如图1。膆螁薆在重力实验装作用下,物体的下落运动是匀加速直线运动,其运动方程为袂膇薂s=v0t+1/2gt2薄袄蚀该式中,s是物体在t时间内下落的距离;v0是物体运动的初速度;g是重力加速度;若测得s,v0,t,即求出g值。羁薈芆若使v0=0,即物体(小球)从静止释放,自由落体,则可避免测量v0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:芆薃肄让小球从O点处开始下落,设它到A处速度为v0,再经过t1时间到达B处,令AB间距离为s1,则羁罿莁s1=v0t1-12gt12螄莂蝿同样,经过时间t2后,小球由A处到达B’处,令AB’间的距离为s2,则有肁肆蚇s2=v0t2+1/2gt22蒆膁螆膁蒇莄图1实验装置图化简上述两式,得:羃膄衿g=2(s2t1-s1t2)/t1t22-t2t12=2(s2/t2-s1/t1)/t2-t1芁袇肈--------------------------------------------(1)蚅羂芄上述方法中,s2,s1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)莁芈膃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:肃蚁罿∆g=2∆s+v0∆tt2-t11t1+1t2+4g∆tt2-t1------(2)蒁蒅葿式中,取∆s1=∆s2=∆s,∆t1=∆t2=∆t2袅蒀羆要使∆g较小,则:薁袆袂∆t,∆s,要多次测量后求出;芃蒃聿v0要尽量小;薀芇袀B的位置要尽量靠近顶端,B’的位置要尽量靠近底端。羅节莃重点和难点蚀蚈羅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。蒃肁聿实验步骤螀聿肇(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s2,或s1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。膅肄膅(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。肈莃蚃(3),使OB’=(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。膈螄蒇(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t2。薂衿袇(6)连续测量5次,取平均值。芈膅蒂(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t1。芄薈艿(8)按计算公式(2)计算∆g值,并将所得数据绘制成∆g-s1曲线,找出∆g最小的点,并确定相应的s1。莇薆袈(9)利用已测数据找出与该s1最相近的数值,计算g,并计算此时的百分误差。蚂蚁芅注意: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。莇蚃芁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。蒄莀荿七、实验数据处理蒇膄艿1、取s0=10cm保持不变,则v0=。袂腿羇2、取OB’=,测出此时的实验数据如表1薇薅芄表1t2测量数据表薄膂蒈s2(cm)蚇羆莆t21(ms)肁羀蒅t22(ms)螇莆肃t23(ms)螃蝿薈t24(ms)袇蒃螇t25(ms)芁蒈膇t2(ms),不断改变s1的取值,并测出相应的时间t,实验数据如表2所示。芃袁肂表2t1