多法测量重力加速度?

邱翠霞?王继忠

摘 要：本文通过研究多种方法对重力加速度进行测量，开拓中学生视野，培养学生的探究精神和创新意识，比如滴水测定法、单摆测定法、弹簧振子法、光滑斜面测定法等等。

关键词：重力加速度;测量;实验创新

重力加速度是研究自由落体运动中的一个重要物理量，在中学物理中经常用到，在物理学的研究史上，不少学者对它的大小进行过多次分析测定，认为它的大小不仅与地理位置有关、与地面高度有关，而且与地质密度、地质结构有关，中学阶段学了几种测定重力加速度的方法，本人通过多年的学习、实验，又总结课本之外的测定重力加速度的方法，实验原理比较简单，实验器材简单，实验步骤简单，操作简单，既可以粗略测量，又可以精确计算，即可供同学们在校内讨论，又可以在课外活动中作为参考。同学们通过亲自找器材，做实验，分析数据，能加深对重力加速度的认识，同时，提高学生的学习兴趣，能培养学生的创新意识，对当代中学生科学素养的提升有一定帮助。

一、滴水测定法（自由落体法）

1.在自来水水龙头下1.0米左右的位置，放一水槽，把一个大瓶口的金属盖倒扣到水槽里，使水槽与金属盖中间形成一个空腔，当水滴到金属盖上时，便发出了清脆的声音。

2.调节水龙头上的阀门，使水滴从阀门落到金属盖的时间正好等于从阀门滴下水滴的时间间隔（在下落距离为1.0米左右时，平均每分钟约有130～140个水滴从阀门滴下）

3.测出下落高度为h，50个水滴下落和时间t，水滴间的时间间隔为T，利用计算式g=2h/T2便可测出重力加速度g值。

二、打点测定法（实验装置同验证机械能守恒）

1.使重锤拖着穿过打点计时器的纸条竖直下落，纸条上被打下一系列的点。

2.在纸带上把每打五次点的时间作为时间单位

（T=0.1秒）再任意选取几个（至少7个）连续计数点，量出相邻计数点之间的距离S1、S2、S3、S4、S5、S6。

3.通过推导可得计算式g=（S4-S1）/3T2，代入所测数值.可求出g值（为了使得的g值更接近g的正确值，本文各测定法均需连续实验多次，再求平均值得出结果）  =[（S6+S5+S4）-（S1+S2+S3）]/9T2

三、单摆测定法

1.在1米左右的细线下，吊一个直径约20毫米的小钢球，构成一个单摆.量出悬线长为l，用游标卡尺测出小球的直径为d，

2.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度（摆角在10度以下，然后放开小球，让其自由摆动，用秒表测出该摆摆动n=50次所用的时间为t秒）

3.根据单摆振动周期公式可建立等式

代入所测之值，可求得g值.

四、圆环摆测定法

1.用铁丝制一个金属圆环，测量出圆环直径（也可用其它环代替）

2.将圆环放于一刀刃上，让环在环所在平面内摆动。

3.测出环摆动50次的用时间t，求周期T=t/50

4.由公式T=2π        变形可求重力加速度

五、弹簧振子测定法

1.把弹簧的上端固定在铁架台上测出原长x0

2.将质量为m的重锤挂在弹簧下端，测出弹簧伸长后的长度x（此时的位置作为平衡位置）算出弹簧的伸长⊿x=x-x0则mg=k（x-x0）

3.在弹性限度内，把振子竖直向上拉离平衡位置后释放，用秒表测出完成50次全振动的时间t，求出振子的振动周期T=t/50

4.根据简谐振动周期公式T=2π把K、T代

入上式变形得g=                =

六、光滑斜面测定法

1.AB为一长玻璃板，用木块搭成斜面，再用米尺量出该斜面的长为l，高为h.

2.把一小钢球放到斜面的顶端，然后让它从静止开始下滑用秒表记下钢球沿斜面下滑的时间t

3.列出小球沿斜面下滑的加速度计算式

把代入上式，便可得到g=

七、加速下落测定法

1.AB为两个完全相同的砝码，用细线通过定滑轮跨于两边，其质量均为M，在A上放一个小砝码C，其质量为m.先使AB静止在同一个水平面上，测出砝码距地面的高度h，然后释放左边砝码，用秒表测出左边砝码下落时间t

2.设系统的加速度为a，绳的张力为T根椐牛顿第二定律，对左/边的砝码列方程（M+m）g-T=（M+m）a（1）

对右边的砝码列方程T-Mg=M（2）

又h=at2/2（3）

由（1）（2）（3）得g=2h（2M+m）/mt2

由上式可計算出重力加速度g的数值

以上各种方法简单且容易操作，材料也容易找到既锻炼了学生的动手能力，又开拓了学生的视野，有助于培养学生的创新意识，提高学生物理学科科学素养。实验基本能满足中学生的要求，有兴趣的同学可以自己对实验进行改进创新。这些内容也告诉我们，物理实验创新要从多方面入手，比如实验原理，实验器材，实验仪器，实验步骤，数据分析，结论处理等等。也希望老师们参考，如有不妥请批评指正。