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浅谈自由落体法测重力加速度

自由落体法测量重力加速度
实验仪器
自由落体装置(如图) ,数字毫秒计,光电门(两个) ,铁球。

实验原理
设光电门 A 、B 间的距离为 s ,球下落到 A 门时的速度为 0v ,通过 A 、
B 间的时间为 t ,则成立:
2/s 20gt t v +=
(1)
两边除以 t ,得:
2//s 0gt v t += (2)
设 x=t , y =t /s ,则:
2/y 0gx v += (3)
这是一直线方程,当测出若干不同 s 的 t 值,用 x = t 和 y = s / t 进行直线拟合,设所得斜率为 b ,则由 b = g / 2 可求出 g ,
g = 2b (4)
实验步骤
(1)调节实验装置的支架,使立柱为铅直,再使落球能通过 A 门 B 门的中点。

(2)测量 A 、B 两光电门之间的距离 s 。

(3)测量时间 t 。

(4)计算各组的 x , y 值,用最小二乘法做直线拟合,求出斜率 b 及其标准 偏差 b s 、 ()b u (注意:在取 b 的时,由于立柱调整不完善,落球中心
未通过光电门的中点,立柱上米尺的误差均给 s 值引入误差,也是 b 的不确定度来源,一般此项不确定度(B 类评定)较小,可略去不计,所以 ()b u = b s )。

(5)计算 g 及其标准不确定度 ()g u 。

实验要点
1.仪器连接
用专用导线将自由落体仪的上、下光控门分别与SSM-5C 计时-计数-计频仪的光电输入插座A 、B 相连接,用导线将电磁铁与SSM-5C 计时-计数-计频仪后面电压输出相连。

2.仪器调整与调试
⑴自由落体仪的调整:接通电磁铁开关,使它吸住铅锤线。

调节三脚座螺钉使铅锤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。

⑵SSM-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,再遮一下下光控门,计时停止,即为正常。

注意事项
(1)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。

(2)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。

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