1、山東理工大學物理實驗報告實驗名稱：自由落體法測重力加速度預習分課堂分報告分總成績儀器與用具：QDZJ-2型自由落體儀、SSM-5c計時-計數-計頻儀、導線等實驗目的：1.學會運用自由落體儀和計時儀2.測量當地的重力加速度，掌握自由落體的運動規律.3.學會用逐差法處理實驗數據實驗報告內容(原理預習、操作步驟、數據處理、誤差分析、思考題解答)【實驗原理】自由落體的重力加速度由重力產生，稱為重力加速度g,根本原因由萬有引力產生，它與質量成正比，與距離的平方成反比。它是一個重要的地球物理常數.地球上各點的加速度數值，隨該地的緯度、海拔高度及該地區地質構造的不同而不同.因而測量重力加速度對于地質勘探等具

2、有很重要的意義.g值偏大的地方則可能埋藏著重礦物，反之g值偏小的地方則可能埋藏著鹽類和石油.自由落體儀主要由立柱、吸球器和光電門組成.如圖i-i所示.立柱固定在三腳底座上，上端有一個吸球器，立柱上有米尺.兩個光電門可以沿立柱上下移動.當用手擠壓吸球器內的空氣后，其內部壓強將小于外部空氣的一大氣壓強，因而大氣把鋼球托在吸球器口上.又由于鋼球與吸球器邊緣有縫隙，空氣可進入吸球器，慢慢使其內部也等于一個大氣壓強時，鋼球將自動脫落，作自由落體運動.立柱上的光電門與計時儀聯接.光電門由一個小的聚光燈泡和一個光敏管組成，聚光燈泡對準光敏管，光敏管前面有一個小孔可以接收光的照射.光敏門與計時儀是按以下方式聯

3、接的.即當兩個光電門的任一個被擋住時，計時儀開始計時；當兩個光電門中任一個被再次擋光時，計時終止.計時儀顯示的是兩次擋光之間的時間間隔.實驗原理，小球從A點沿豎直方向自由下落.將兩個光電門分別放在B、C處，記下BC之間的距離S1和小球經過B、C兩點的時間間隔L,有,1X2s產VbG-gti2(1-1)要采用逐差法處理實驗數據，必須使小球相鄰兩次的下落時間差相等，具體到本實驗，就是小球下落時，下落時間必須按照t,2t,3t,4t,5t,6t,7t,8t變化。1.三角座2.接球網3.光電門4.帶有標尺的金屬管5.光電門6.鋼球7.吸球器架8.緊固螺絲9.四芯插座10.穩定器11.調節螺絲圖1-1自

4、由落體測定儀【實驗步驟】1 .打開計時儀的電源開關，四芯線兩端分別接光電門和計時儀的光電插孔，注意四芯線插頭和插孔的一一對應，不要插錯方位.2 .將功能指示選在“計時”位置處，計時儀左下角的次數選擇撥到2.對光電門遮光時其數字顯示正常，并能復位為零.3 .調整自由落體儀支柱鉛直，使擺球的懸線影正對光敏管位置，否則應調節底座上的三個螺絲.4 .將上端電門放在10cm處，使兩光電門之間的距離s1為5cm,記錄下小球通過此距離的時間t1,時間顯示時ms指示燈亮，說明記錄白是毫秒，換算成秒作單位.測量5次；然后取時間的平均值，計為t,然后測量2t,3t,4t,5t,6t,7t,8t對應的高差，由于計時

5、儀精確到0.001ms,在自由落體儀的米尺上難以找到某一刻線值與此對應，故在時間it的兩側找到對應的高差hi,然后取平均值作為該時間對應的高差。5 .按要求計算出g的值及相對誤差.【數據處理】表2-1光電法測g數據表T1T2T3T4T5平均值36.525ms36.902ms36.305ms37.101ms37.748ms37.228mst2t3t4t5t6t7t8t時間t/s0.0372280.074456.0.1116840.1489120.186140.2233680.2605960.297824高度差hi/m0.050.11410.19220.28410.38820.50610.6381

6、0.78410.050.11470.19280.28330.38880.50690.63870.7848平均高差m0.050.11440.19250.28370.38850.50650.63840.78445第一次逐差：h51=h5-h1=0.3885-0.05=0.3385(m)h62=h6-h2=0.5065-0.1144=0.3921(m)h73=h7-h3=0.6384-0.1925=0.4459(m)h84=h8-h4=0.78445-0.2837=0.50075(m)爹二次逐差：h71=h73-h51=0.4459-0.3385=0.1074(m)h82=h84-h62=0.500

7、75-0.3921=0.10865(m)g1=h71/8t2=0.1074/8*0.0372282=9.68668(m/s2)g2=h82/8t2=0.10865/8*0.0372282=9.79942(m/s2)g=1/2*(g1+g2)=1/2*(9.68668+9.79942)=9.74305(m/s2)g=9.74305-9.79878=-0.05573(m/s2)Emg/g不*100%=-0.05573/9.79878*100%=-0.57%【思考題】1 .實驗中，為什么只改變光電門2的位置，而不改變光電門1的位置？答：改變光電門2的位置，是為了改變高差。改變光電門1的位置，是為了使小球在通過光電門1時，獲得相同的初速度。2 .實驗中，小球下落時，計時器不停止計時的原因是什么？答：在儀器完好的情況下，計時器不停止計時，說明小球在通過光電門2時，沒有擋住光束，此時應調整底座，改變小球下落的路徑。3 .如何冊小球下落時某處的瞬時速度？答：首先確定小通過光電門1時獲得的初速度%,然后將光電門2移至某處，測出小球通過光電門1、光電門2的高差所用的時間，根據Vx=K+gt算得。【筆試測評題】1 .立柱不鉛直對實驗有沒有影