浅析几种测重力加速度方法的优劣性

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1、浅析几种测重力加速度方法的优劣性摘要：本文采用对比实验的方法，研究几种常用测量重力加速度的实验方法中误差来源、优缺点以及可行性。通过实际操作得出不是所有含有g的公式都可以作为测量重力加速度的实验方法，意在为中学物理实验教学方法提供参考，为培养学生创新性思维提供资料。关键词：重力加速度；实验；优劣性1前言：地球对物体的万有引力称为重力。物体受到力的作用必然会产生相应的加速度，受到重力作用而产生的加速度就称为重力加速度。地球上所有有质量的物体都受到重力作用，故而测量重力加速度实验便成为中学物理教学阶段中一个典型实验。因为地球不是标准球体，故重力加速度g在地球上不同

2、地方数值不一。一般情况下，地球赤道附近重力加速度数值最小，从赤道往两级方向，g值随纬度的增加而增大[1]。理论上说，若是公式中存在g，都可以设计成测量重力加速度的实验。但实际上并不是这样，因为实际情况有太多不确定因素干扰重力加速度的测量。目前已有多种测量重力加速度的实验方法，有的方法理论上行得通，但实际几乎无法操作或操作步骤过于繁琐。学生在学习过程中对理论和抽象的东西总是难以理解，所以这样不仅不利于学生的学习，而且学生可能会因此而丧失对物理知识的兴趣。通过实际操作学到的知识不仅比较容易理解和记忆，而且在实际操作中学生还能自由发挥创造力和想象力来对实验进行改进，

3、培养学生发散性思维，大大提升对物理知识的兴趣。本次研究意在通过实际操作来分析各个实验是否能从理论向实际操作的转化，得出哪些方法适合实际操作，哪些方法适合进行在课堂上用黑板或者多媒体模拟实验。得出几种常用实验方法优缺点、主要误差来源以及实验的可行性，对测量重力加速度实验改进创新提供资料。通过对不同实验方法以及测量结果的分析对比，可以培养学生对实验原理及结果分析的能力[2]，对测量重力加速度实验教学提供参考。2实验方法首先列举出测量重力加速度实验的名称：自由落体法测量重力加速度；单摆测重力加速度；滴水法测重力加速度；气垫导轨法测重力加速度。3实验原理及操作方法3.

4、1自由落体法测量重力加速度重力加速度g是物理学中的一个重要参量。在实际工作中，常常需要知道重力加速度的大小。有很多测量重力加速度的方法，其中用自由落体法测量重力加速度[3-4]是常用方法之一。7实验原理：物体由静止开始只在重力作用下的运动称为自由落体运动。由于只受重力作用，故下落高度可由重力加速度和下落时间求出：h=gt²/2。即物体下落的高度h等于物体下落时间的平方乘以当地重力加速度再乘以二分之一。研究自由落体运动的实验仪器：自由落体装置、数字毫秒计、光电门两个以及一个小铁球。自由落体装置主要由一个带刻度的竖直支架，支架底端有接小球的网兜，顶端有一个圆口皮球

5、，将皮球按瘪后把铁球放在皮球口处，由于压强作用铁球将会被吸在皮球口上，但空气仍会进入皮球，一段时间后皮球内压强恢复，铁球便会自由落下落入网兜。将两光电门AB固定在自由落体装置的竖直支架上（A上B下），光电门接入数字毫秒计，铁球下落经过第一道光电门时，数字毫秒计开始计时，铁球经过第二道光电门时，数字毫秒计停止计时。利用两道光电门便可得到铁球下落两光电门之间距离所用胡时间。设铁球落至A光电门时的瞬时速度为v，AB光电门之间距离为s，铁球从A到B所用时间为t，根据匀变速直线运动的位移公式则有：s=vt+gt²/2。由于v无法直接测量，故在式子两边同除以t得到s/t=

6、v+gt/2，再令s/t=y，t=x则式子可转化为一元一次方程模型y=a+bx。测量出几组y和x即可进行直线拟合出方程图像[2]，有a=v，b=g/2。故利用拟合出的图线求出斜率即可求得重力加速度g=2b。首先将自由落体装置支架调整为竖直，可利用悬线悬挂小球来调整。再将光电门固定在支架上并调整，使铁球下落时经过光电门的中央。将光电门与数字毫秒计连接，并调节数字毫秒计到0.1ms档。调整好仪器并记录数据如表1：表1：不同高度小球下落所需时间Table1：ThetimeglobulefallingindifferenthightS/cmT/ms/ms8090100

7、110120130300.80324.16346.46367.82388.27408.13300.73324.13346.48367.82388.30408.09300.79324.10346.40367.76388.33408.16300.77324.13346.39367.71388.32408.12300.77324.13346.43367.78388.31408.13可得对应的x=t，y=s/t如表2：表2：x-y值Table2:x-yvaluesxYxy0.300770.324132.659840.367782.990922.776660.38831

8、3.090310.346432.886