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自由落体重力加速度的测定 一、实验目的 1．通过测定重力加速度,加深对匀加速运动规律的理解; 2．学习用光电法计时; 3．学习用落体法测定重力加速度. 二、仪器组成 YJ-DL-I单摆自由落体组合仪、钢球、卷尺等. 三、仪器结构 自由落体测定仪如图1所示 0 0 A A B C S1 S2 图2 激光光电门组1 激光光电门组2 捕球器 图1 立柱 底座 落球定位孔 重锤 四、实验原理 在重力作用下，物体的下落运动是匀加速直线运动.可用下列方程来描述： （1） 式中S是在时间t内物体下落的距离，g是重力加速度. 实验时，让物体从静止开始自由下落.如图2所示，设它到达A点的速度为v0,从A点开始,经过时间t1到达B点,令A、B两点的距离为S1，则 (2) 持上述的初始条件不变，则从A点起，经过时间t2后，物体到达C点，令A、C两点的距离为S2，则 （3） 整理后，得： （4） 这里不再出现初速度值，式中的各值均可自由落体测定仪测量得到. 五、实验步骤 1．调节自由落体仪垂直.将重锤装置安装好，调整底座上的调节螺旋，使重锤悬线与落体仪两立柱平行. 2. 将第一光电门放在立柱A处.如离顶端20cm处,调第二光电门于B处，如两光电门相距90cm处,将实验装置上的激光器、接收器与YJ-DL-I单摆自由落体组合仪专用毫秒计连接,打开电源,可看见激光器发出红光. 3.调节上、下两个激光器，使激光束平行地对准重锤线后,取下重锤装置. 4.保持上、下两个激光器位置不变, 调节上、下两个接收器分别与对应的激光器对准(使激光束垂直射入接收器入射孔),直至用手指通过上、下两光电门时,专用毫秒计能正常计时. 5. 按动YJ-DL-I单摆自由落体组合仪专用毫秒计功能键(使用方法见附录),选择计时精度为0.0001S,(测完一组数据后, 按动复位键归零). 6. 用手指托住钢球至落球定位孔,迅速松开手指,记录钢球自由下落通过上、下两光电门的时间t1. 7. 用卷尺置于两光电门之间,测出两激光束之间的距离S1 8. 重复以上步骤,???量八组数据,求平均值. 9. 重复以上步骤,改变两光电门离距,用卷尺置于两光电门之间,测出两激光束之间的距离S2, 测量八组t2数据,求平均值. 10.将实验数据填入下表.并按式(4)计算重力加速度g，求其误差. t1(s)t2(s)S1= cmS2= cmg= cm·s-2 六、思考题 1.应用求重力加速度，为什么会产生误差？ 2. 用式(4)测重力加速度时，为什么两光电门距离大些好？ 3.以误差分析说明，用式(4)测g时， （1）A要靠近顶部，即v0要小. （2）C要靠近底部，即t2要小. （3）B的位置有一个最佳值，根据所用仪器的实际数据，估算B应在什么位置较好.