可倒摆测重力加速度实验方法的改进

2015-05-30梅景红

科技创新导报 2015年30期

梅景红

摘要：该文从可倒摆测重力加速度曲线的交角较大点（图2中P2）难寻入手，通过大量的实验，找出了一种能快速确定P2点位置的方法。摆锤B的位置确定以后，由于重力加速度g值约为9.8012 m/s2（北京），可采用逆向思维，将g值代入公式g=4π2L/T2。于是便可以倒挂可倒摆测周期，找出与T2相近的T2值，再正挂测出Tl，以最快的速度找出P2点。

关键词：可倒摆重力加速度周期改进

中图分类号：D631 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0248-02

测量重力加速度的实验有单摆，复摆，可倒摆。可倒摆（图1）是复摆的一种。可倒摆实验不仅是测量重力加速度的精确方法，而且是大学物理实验中作为设计性实验测重力加速度的一个重要课程。实验中利用g=4π2L/T2计算g值，实验中是采用移动摆锤A的位置并利用正挂和倒挂测量出的T1 曲线和T2 曲线相交。理论分析和实际测量都表明T1 曲线和T2 曲线是否相交决定于摆锤B的位置（图2）。但由于P2点的位置确定比较麻烦，也给我们的实验带来了很多不便。该文采用逆向思维，将g值代入公式g=4π2L/T2。解出的周期设为T'，在采用倒挂摆锤的方法测T2。当T2约等于T'时，测与T2相对应的T1值。（先测T2后测T1是因为T2-O1A的斜率比T1-O1A的大，更易于确定P2点）这样便可大大减少实验次数。

1 实验方法的改进

（1）精确测量L的值为101.05 cm。

（2）根据图2确定摆锤B的位置，当02B=20.50 cm时符合实验要求，即在以后的实验中将摆锤B固定在此处不动。

（3）计算g值。

将g=9.8012 m/s2（因为北京与我处很近）=1.0105 m，π=3.1415926代入g=4π2L/T2解得T'为2.0171 s。

（4）寻找P2点的位置，保持摆锤B不动，依据图2，调节摆锤A的位置。

将表1中的数据利用作图软件绘图，得到T—01A函数图像（图3），则交叉点的位置为01A=67.30cm，且02A=33.70 cm。

（5）测量T=T1=T2的精确值。几组有用数据如表2所示。

将这3组数据绘图（图4），读取交叉点的值，即T=T1=T2=2.0160 s，将T代入公式，g=4π2L/T2，解得：g=9.8077 m/s2。

2 结语

实验得出本地的重力加速度为9.8077 m/s2，而气象台提供的重力加速度标准值则为9.80616 m/s2，对其原因进行分析，手持秒表测周期和仪器磨损严重所造成的误差都不容忽视。

參考文献