实验2--自由落体法测定重力加速度(详写).docx

---------------------------------作者:_____________-----------------------------日期::_____________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、实验目的和要求学会用自由落体法测定重力加速度;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(),自由落体装置(),小钢球,接球的小桶,铅垂线。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=v0t+1/2gt2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。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: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s1=v0t1-12gt12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s2=v0t2+1/2gt22图1实验装置图化简上述两式,得:g=2(s2t1-s1t2)/t1t22-t2t12=2(s2/t2-s1/t1)/t2-t1--------------------------------------------(1)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)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:∆g=2∆s+v0∆tt2-t11t1+1t2+4g∆tt2-t1------(2)式中,取∆s1=∆s2=∆s,∆t1=∆t2=∆t2要使∆g较小,则:∆t,∆s,要多次测量后求出;v0要尽量小;B的位置要尽量靠近顶端,B’的位置要尽量靠近底端。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。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。(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),使OB’=