重力加速度几种测量方法比较(论文)

2026/4/24 16:15:46

码挂在弹簧秤下,待平衡后,弹簧秤示数为G,利用公式:

G?mg (17)

得: g?G/m (18) 多次测量,做G?m图像,求斜率,其斜率即为g。 实验步骤:

(1)用物理天平测量5个钩码质量

(2)将所测钩码依次挂在弹簧秤下,带平衡后,读出弹簧秤上试数,并记录。

(3)根据测量出的G值和m值,做出G?m图像,求出图像的斜率,其斜率便为、g (4)计算误差。 3.实验数据以及处理

表六 平衡法测重力加速度数据表

钩码的标示质量(g) 钩码的实际质量(g) 弹簧秤示数G(N) 根据所得数据可得下图:

2.22.01.81.61.450.0 50.0 0.47 100 100.4 0.98 150 150.45 1.42 200 200.8 1.98 Y (N)1.21.00.80.60.40.040.060.080.100.120.140.160.180.200.22X (kg) 图七 G?m图像

13

由(图七)所拟合直线得:

g?9.939m/s2

由所测数据得:u(g)?0.019m/s2

所以重力加速度的测量结果:g?(9.939?0.019)m/s2

(六)用滴水法测重力加速度

1.实验仪器:停表,输液瓶及输液管,胶布,米尺,塑料瓶。 2.实验原理:

图八 滴水法实验装置图

让水滴落到垫起来的塑料瓶上,可以清晰地听到水滴碰塑料瓶的声音。细心地调整输液管的阀门,使前一个水滴碰到盘子听到响声的瞬间,注视到第二个水滴正好从阀门处开始下落,当听到某个响声开始计时,并数“0”,以后每听到一次响声,顺次加一,直到数到50或100停止计时,读出总时间t0,则每一滴水下落时间t,再用米尺测出输液管口滴水处到盘子的距离h,即可求得:g?2h/t2。 3.实验数据以及处理

测得50滴水从静止下落h(h?127cm)所需时间t如(表七)所示。

14

表七 滴水法测重力加速度数据表一

t(s)25.625.325.925.525.025.025.525.425.525.08 1 0 7 9 6 4 3 9 3 用(表七)中所测实验数据求出一滴水从静止下落h(h?127cm)所需时间t如(表八)

表八 滴水法测重力加速度数据表二

t(s)0.510.500.5176 82 0.51 0.500.500.510.500.510.5014 18 12 88 06 18 g?26 2h2?1.27m2 ??9.827m/s22t(0.5084s)经计算得:u(g)?0.031m/s2

所以重力加速度的测量结果:g?(9.827?0.031)m/s2

(七)用三线摆法测重力加速度

1.实验仪器:三线摆,数字毫秒计,待测物,天平 2.实验原理、公式推导

图九 三线摆原理图

实验原理:三线摆测重力加速度g实验原理如(图九)所示。三线摆是由上下两个匀质圆盘,用三条等长的摆线(摆线为不易拉伸的细线)

15

连接而成。上、下圆盘的系点构成等边三角形,下盘B处于悬挂状态,并可绕OO?轴线作扭转摆动.由于三线摆的摆动周期与摆盘的转动惯量有一定关系,因此将待测样品放在摆盘上后,三线摆系统的摆动周期就要相应的随之改变.这样,根据摆动周期、摆动质量以及有关的参量,就能求出摆盘系统的转动惯量。再根据转动惯量的平行轴定理,求出重力加速度g。

公式推导:设下圆盘质量为m0,其悬线距圆心为R,H为上下两盘之间的垂直距离,上圆盘选线距圆心为r,所以有下圆盘绕中心轴的转动惯量为: I0?m0gRr2T0 (19) 24?H在下盘盘心上放上2个质量均为m、转动惯量为Ic( 对OO?轴)的圆柱体时,得到总转动惯量为I1,测出周期为T1,则有:

I1?(m0?2m)gRr2T1 (20)

4?2H那么,此时一个圆柱体的转动惯量(对OO?轴)为Ic2,将2个圆柱体对称地放置于下盘两侧,且圆柱体m的质心到下盘心的距离为x,得到总转动惯量为I2,测出周期为T2,则有:

I2?(m0?2m)gRr2T2 (21)

4?2H利用转动惯量的平行轴定理,此时2个圆柱体对OO?轴的总转动惯量为: Ic??(IcI?mx2)?(c?mx2)?Ic?2mx2 (22) 22则2个圆柱对OO?的转动惯量增加了2mx2,因此有:

I2?I2?2mx2 (23) 所以有: g?

8?2mHx2(m0?2m)Rr(T2?T1)16

22 (24)


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