高中物理 勻變速直線運動的研究——測量重力加速度的方法

前面講了研究自由落體運動規(guī)律的實驗,實驗中可以測出物體下落的重力加速度,這一節(jié)的內(nèi)容介紹三種不同的測量重力加速度的方法。
一、頻閃照片
這種方法所用到的原理是在勻變速直線運動中, 物體在連續(xù)相等時間通過的位移之差是一個定值,即,自由落體運動的本質(zhì)就是勻變速直線運動,所以有
,就可以算出重力加速度g。
舉個例子,如圖是做自由落體運動的物體在一個頻閃周期為的相機拍攝下得到的頻閃照片。

物體下落的高度(單位為cm)分別為,在連續(xù)相等的時間內(nèi)小球通過的位移
,
,
,
這幾個位移之差,0.27cm就是連續(xù)相等時間內(nèi)通過的位移之差,帶入到公式
得
,就是當?shù)氐闹亓铀俣取?/p>
二、打點計時器
測量時將重物固定在紙帶下方,打開打點計時器后將重物靜止釋放,這樣紙帶在重物的帶動下就做自由落體運動,求出各點瞬時速度做出v-t圖像,即可得到重力加速度。(具體操作步驟和注意事項請看上一篇文章《高中物理 勻變速直線運動的研究——研究自由落體運動的規(guī)律》)
也可以用其它方法來計算重力加速度,比如逐差法。

例如,交流電的頻率為50Hz,那么打點周期就為0.02s。圖中的各段位移分別為2.84cm、3.26cm、3.65cm、4.04cm、4.42cm、4.81cm、5.22cm,根據(jù)逐差法列式子得,帶入數(shù)據(jù)得
。
注意:頻閃照相法和打點計時器能夠測量所有勻變速直線運動的加速度。
三、滴水法
這種方法專門用來測量自由落體加速度。需要用到的儀器有秒表、刻度值、自來水管和托盤。實驗時調(diào)整水龍頭,在第一滴水落入盤中聽見響聲的時候,第二滴水剛好從管口處準備下落,這樣兩次響聲之間的時間就是水滴自由下落的時間,這個時間比較短,需要測量從第一聲到第n聲的總時間,那么每一滴水下落的時間;再用刻度尺測量出水管到托盤之間的高度h,利用公式
即可計算出重力加速度。
注意:這個實驗中要想減小實驗誤差,n的值要足夠大。
總結(jié)
頻閃照相和打點計時器的方法都是利用勻變速直線運動的推論一,所以這種方法可以測量任何勻變速直線運動的加速度;滴水法用的公式是
,只能用來測量重力加速度。