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操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

分析地球重力加速度的测量方法教案

引言：

地球重力加速度是指物体在自由落体过程中受到重力加度的作用

而加速下落的加速度。地球重力加速度受到地球密度分布、自转和引

力等因素的影响。掌握地球重力加速度的测量方法，对于进行物理

学、地球物理学等实验研究都非常重要。本教案将详细介绍地球重力

加速度的测量方法。

一、实验原理

1.1重力与质量

熟知的牛顿第二定律F=ma，其中F是物体所受作用力，m是物体

的质量，a是物体的加速度。在地球重力作用下，加速度a=g，g即为

地球重力加速度。根据牛顿第二定律，作用在物体上的重力F=m*g。

1.2挂钟实验

挂钟实验是利用地球重力加速度对物体的影响来测量地球重力加

速度的实验。当物体处于静止状态时，其受到的重力等于挂钟的张

力，即mg=T。可以根据挂钟运动状态的变化来推算重力加速度的大

小。当挂钟处于静止状态时，重力加速度等于0；当挂钟做简谐运动

时，重力加速度等于周期的平方与振幅的比关系。

1.3半径测量

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半径测量法是测量地球重力加速度的传统方法。双锤法是半径测

量法的一种重要方法。在双锤法中，使用两个重锤，分别采用铅锤和

铝锤，放在不同的位置上进行自由下落。通过记录下两个重锤下落的

时间，可以计算出地球重力加速度的大小。

二、实验仪器

2.1自由落体装置

自由落体装置是一种可以测量自由落体运动的实验设备。该装置

包括重锤和计时器等组成部分。重锤可采用导线制成，可以通过计时

器测量重锤自由落体过程中所用的时间，从而计算出地球重力加速

度。

2.2摆钟

摆钟是一种测量时间和频率的器具，也是测量地球重力加速度的

重要仪器之一。摆钟基于摆线的振动频率和摆长的关系来测量地球重

力加速度。

2.3挂钟

挂钟是测量地球重力加速度的传统实验仪器之一。挂钟可以采用

弦和悬挂系统来测量地球重力加速度。挂钟可以利用直接测量和分离

齿轮测量来获得更精确的测量结果。

三、实验步骤

3.1自由落体实验法

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（1）将自由落体装置放置在理想实验室中，并使重锤得到自由下

落的空间。

（2）根据实验要求，将自由落体装置调至合适的高度低于地面，

使重锤自由落体。

（3）测量重锤下落的时间。可以多次测量，取平均值计算地球重

力加速度的大小。

3.2摆钟实验法

（1）将摆钟的摆线调至合适的长度。

（2）让摆钟摆动，并记录下摆钟振动的时间和频率。

（3）利用测量结果计算出地球重力加速度的大小。

3.3挂钟实验法

（1）将挂钟悬挂在合适的位置，并调整挂钟的高度和振幅。

（2）记录下挂钟运动的周期和振幅。

（3）利用挂钟的测量结果计算出地球重力加速度的大小。

四、实验注意事项