實(shí)驗(yàn)2自由落體法測(cè)定重力加速度

《實(shí)驗(yàn)2自由落體法測(cè)定重力加快度》實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、學(xué)會(huì)用自由落體法測(cè)定重力加快度；2、用偏差剖析的方法，學(xué)會(huì)選擇最有益的丈量條件減少丈量偏差。二、實(shí)驗(yàn)描繪重力加快度是很重要的物理參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)豎直安置的光電門丈量自由落體時(shí)間來(lái)求重力加快度，怎樣提升丈量精度以及正確使用光電計(jì)時(shí)器是實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。三、實(shí)驗(yàn)器械MUJ-5C型計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)速儀（精度），自由落體裝置（刻度精度），小鋼球，接球的小桶，鉛垂線。四、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。在重力實(shí)驗(yàn)裝作用下，物體的著落運(yùn)動(dòng)是勻加快直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程為s=t+1/2g該式中，s是物體在t時(shí)間內(nèi)著落的距離；是物體運(yùn)動(dòng)的初速度；g是重力加快度；若測(cè)得s,,t，即求出g值。若使=0，即物體（小球）從靜止開(kāi)釋，自由落體，則可防止丈量的麻煩，而使丈量公式簡(jiǎn)化?？墒牵瑢?shí)質(zhì)丈量S時(shí)老是存在一些困難。本實(shí)驗(yàn)裝置中，光電變換架的通光孔總有必定的大小，當(dāng)小鐵球擋光到必定程度時(shí)，計(jì)時(shí)-計(jì)數(shù)-計(jì)頻儀才開(kāi)始工作，所以，不簡(jiǎn)單確立小鐵球經(jīng)光電變換架時(shí)的擋光地點(diǎn)。為認(rèn)識(shí)決這個(gè)問(wèn)題，采納以下方法：讓小球從O點(diǎn)處開(kāi)始著落，設(shè)它到A處速度為，再經(jīng)過(guò)時(shí)間抵達(dá)B處，令A(yù)B間距離為，則=相同，經(jīng)過(guò)時(shí)間后，小球由A處抵達(dá)B’處，令A(yù)B’間的距離為，則有s2=t2+1/2g化簡(jiǎn)上述兩式，得:

圖1實(shí)驗(yàn)裝置圖g=2

-

)/

-t2

=2(

/

-

/

)/

---------------------------------------------

（1）上述方法中，,由立柱上標(biāo)尺讀出，奇妙防止了丈量距離的困難。（注：B,B’為同一光電門，不過(guò)距離A的遠(yuǎn)近不一樣）的不確立度與光電變換架的地點(diǎn)相關(guān)。依據(jù)不確立度的絕對(duì)值合成公式，采納求標(biāo)值的方法來(lái)選擇最有益的條件，求出最正確操作范圍。經(jīng)實(shí)質(zhì)推導(dǎo)，得：要使較小，則：①要多次丈量后求出；②要盡量??；B的地點(diǎn)要盡量湊近頂端，B’的地點(diǎn)要盡量湊近底端。五、要點(diǎn)和難點(diǎn)1、重力加快度丈量方法；2、保持支架鉛直；3、光電門最正確地點(diǎn)確實(shí)定。六、實(shí)驗(yàn)步驟（1）調(diào)理自由落體裝置：將系有重物的細(xì)繩掛在支柱上作鉛垂線，調(diào)理三腳座螺釘使鉛垂線經(jīng)過(guò)兩光控門的中心，以保證小鋼球著落時(shí)正確地經(jīng)過(guò)光控門；同時(shí)要從水平方向調(diào)理光控門，使光控門保持水平，以保證兩個(gè)光控門之間的距離即是,或的值；別的還要保證光控門在每次挪動(dòng)以后都擰緊，不可以有松動(dòng)現(xiàn)象。（2）SSM-5C計(jì)時(shí)-計(jì)數(shù)-計(jì)頻儀的調(diào)試：接通電源，將功能選擇開(kāi)關(guān)調(diào)至計(jì)時(shí)，輸入信號(hào)分派開(kāi)關(guān)SN指向2，將后邊電壓輸出調(diào)至6V，檢查兩光控門的光源能否對(duì)正光敏管，用手遮一下上光控門，計(jì)時(shí)開(kāi)始，再遮一下光控門，計(jì)時(shí)停止，即為正常。（3）將OA設(shè)置為,使OB’=.（4）將測(cè)速儀翻開(kāi)，選擇“重力加快度”功能，按“電磁鐵”，將小球吸住，保持小球靜止。（5）再按“電磁鐵”鍵，小球自由著落，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。經(jīng)過(guò)計(jì)時(shí)器讀出。（6）連續(xù)丈量5次，取均勻值。（7）改變第二個(gè)光電門的地點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，共得15組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得15個(gè)不一樣的。（8）按計(jì)算公式(2)計(jì)算?g值,并將所得數(shù)據(jù)繪制成?g-曲線，找出?g最小的點(diǎn)，并確立相應(yīng)的。（9）利用已測(cè)數(shù)據(jù)找出與該最鄰近的數(shù)值，計(jì)算g，并計(jì)算此時(shí)的百分偏差。注意：利用鉛垂線和立柱的調(diào)理螺絲，保證離住所與鉛直。保證小球著落時(shí)，兩個(gè)光電門遮光地點(diǎn)均相同。丈量時(shí)必定要保證支架穩(wěn)固、不晃動(dòng)。行程s的正確丈量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辦理1、取不變，則=s。2、取OB’=，測(cè)出此時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1表1（cm）(ms)(ms)(ms)(ms)(ms)(ms)3、在保持

不變的狀況下，不停改變

的取值，并測(cè)出相應(yīng)的時(shí)間

t，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表

2所示。表

2

丈量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表（cm）

(ms)

(ms)

(ms)

(ms)

(ms)

(ms)依據(jù)式（1）、（2）分別計(jì)算出重力加快度g和其不確立度?g（計(jì)算過(guò)程中，取△s=,△t=）,其結(jié)果如表3所示表3重力加快度及其不確立度（cm）g(m/)?g(m/)4、作出?g-圖像，結(jié)果如圖2所示由圖2能夠看出，當(dāng)時(shí)，重力加快度的不確立度最小，于是得到的最正確值為.此時(shí)，重力加快度為m/，因?yàn)殚L(zhǎng)沙地域的重力加快度實(shí)質(zhì)值為m/，于是百分偏差gg0|100%|E=|g0|100%0.516%1.00%9.8100于是實(shí)驗(yàn)結(jié)果知足實(shí)驗(yàn)要求。最后獲得時(shí)的重力加快度g9.80.1m/s2八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與剖析1、從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠看出，關(guān)于不一樣的的取值，重力加快度不確立度的變化有必定的規(guī)律，可是此中仍有部分點(diǎn)存在必定偏差；同時(shí)，固然時(shí)重力加快度的不確立度最小，但相對(duì)來(lái)說(shuō)重力加快度的百分偏差仍舊較大，其不確立度也較大。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的剖析，我們能夠找出以下幾種影響要素：視差。在丈量,的時(shí)候，因?yàn)橐曇安⑽幢ＷC嚴(yán)格水平，使讀數(shù)與實(shí)質(zhì)距離有必定的差異。2、空氣阻力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小球著落會(huì)有空氣阻力，致使測(cè)出的值廣泛偏小，最后使重力加快度的值小于理論值。3、儀器自己的精確度。儀器精確度的大小會(huì)經(jīng)過(guò)影響讀數(shù)間接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4、小鐵球的穩(wěn)固性。若開(kāi)釋時(shí)的小鐵球處于搖動(dòng)狀態(tài)，則會(huì)影響到計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，惹起偏差，可待小球較穩(wěn)固后再開(kāi)釋。5、OA值的設(shè)定。OA值的設(shè)定會(huì)直接影響,的大小，從而影響不確定度的計(jì)算