第四章 学生分组实验的要求与教学技能训练

第一节　重力加速度测定方法的研究

一、研究目的
     1）利用单摆测定重力加速度进行实验教学训练。

     2）熟练使用低压电源、停表、游标卡尺、电磁打点计时器等仪器。

     3）总结多种实验方法测定重力加速度g。

二、实验说明
     物体在重力作用下运动时，所受的重力G=mg。在地球同一点，一切自由落体的加速度都相等，g的大小和方向都是确定的，它是个常数。但是由于地球不停地自转，所以在不同的纬度上，物体所受的重力不同，其重力加速度也有差别。

三、实验器材
     低压电源、打点计时器、支架、重锤、纸带、剪刀、复写纸、停表、游标卡尺、单摆仪。

四、实验内容
     实验1 用单摆仪测定加速度g值
     实验仪器与原理:一个可以看成质点的小球.用一根长为 ，质量可以忽视的刚性悬丝悬挂，仅受重力和绳子的张力作用。使它在一个竖直面内摆动，即构成一个简单的单摆装置，也叫数学摆(图4—1)。 设小球质量为m，如果不计空气的浮力和摩擦阻力，悬丝的质量、摆球的质量分布、秒表和米尺的系差等环境、条件、仪器的影响，在摆角很小时，可导出单摆振动周期的公式为,进而得出

     据此，只要测出摆长 和周期T，即可计算出当地的重力加速度值，还可以根据T²-L 图线求重力加速度，以L为纵坐标，T²为横坐标。

图 4—1 单摆受力分析图

具体实验内容
     1）固定摆长测重力加速度
     取摆长约1米，用带刀口的米尺测量悬点O到小球最低点的距离L₀，再用游标卡尺测小球直径d，则摆长。用秒表测出单摆50周期所用的时间t共测3次，求g值。

     2）改变摆长，用作图法求出g值
     使摆长从1米开始，每次缩短摆长10cm左右，改变5次，测摆长与周期，依据所得数据做T²-L图，由，所以斜率，求出K就可以求出g值。根据当地重力加速度的标准值，求出所测重力加速度的百分误差。

     3）固定摆长，改变摆角测重力加速度
     固定摆长约1m，测量摆角分别为5^。、10^。时的周期，分别求出不同摆角下的g值，并加以比较。