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大学物理实验课程设计实验报告
北方民族大学
大学物理实验(设计性实验)
实验报告
指导老师:王建明
姓 名:张国生
学 号:XX0233
学 院:信息与计算科学学院
班 级:05信计2班
重力加速度的测定
一、实验任务
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精确测定银川地区的重力加速度
二、实验要求
测量结果的相对不确定度不超过5%
三、物理模型的建立及比较
初步确定有以下六种模型方案:
方法一、用打点计时器测量
所用仪器为:打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.
利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带,找出起始点0,数出时间为t的p点,用米尺测出op的距离为h,其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2,将所测代入即可求得g.
方法二、用滴水法测重力加速度
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调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半径为r的玻璃杯,内装适当的液体,固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转,这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面
重力加速度的计算公式推导如下:
取液面上任一液元a,它距转轴为x,质量为m,受重力mg、弹力n.由动力学知:
ncosα-mg=0 (1)
nsinα=mω2x (2)
两式相比得tgα=ω2x/g,又 tgα=dy/dx,∴dy=ω2xdx/g,
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∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.
.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出,将转台转速ω代入即可求得g.
方法四、光电控制计时法
调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圆锥摆测量
所用仪器为:米尺、秒表、单摆.
使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动,用直尺测量出h(见图1),用秒表测出摆锥n转所用的时间t,则摆锥角速度ω=2πn/t
摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ,而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得:
g=4π2n2h/t2.
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将所测的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、单摆法测量重力加速度
在摆角很小时,摆动周
期
为
:
则
通过对以上六种方法的比较,本想尝试利用光电控制计时法来测量,但因为实验室器材不全,故该方法无法进行;对其他几种方法反复比较,用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉,仪器在实验室也很齐全,故利用该方法来测最为顺利,从而可以得到更为精确的值。
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