自由落體重力加速度測(cè)量?jī)x/重力加速度測(cè)量?jī)x 型號(hào)：MHY-17572-2

利用自由落體(條形物體)測(cè)定重力加速度,比體測(cè)量準(zhǔn)確.方便.配有數(shù)字毫秒計(jì),五位半數(shù)顯.

自由落體實(shí)驗(yàn)儀
1 概述
自由落體實(shí)驗(yàn)儀是基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器,，利用自由落體實(shí)驗(yàn)儀可行定性觀測(cè)和定量研究物體在自由落體狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從而達(dá)到教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的目的,。
MHY-17572-2型為：主體度1.6m,，鑄鐵腿三腳支架,，底座穩(wěn)固,，抗震動(dòng)好，利于實(shí)驗(yàn)室擺放操作。
從教學(xué)使用出發(fā),，MHY-17572-1型為：主體度1.2m,，便攜式三腳支架，底座輕巧,，便于移動(dòng),，利于課堂演示教學(xué)。
以上兩種自由落體實(shí)驗(yàn)儀均可與J0201-G-2型計(jì)時(shí)器,， J0201-CC存貯式計(jì)時(shí)器,，J0201-CHJ存貯式數(shù)字毫秒計(jì),，J0416-2型多用大屏幕數(shù)字顯示測(cè)試儀配合使用,，適用于中學(xué)行物理教學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)或分組實(shí)驗(yàn)。
本儀器還可以與J02015-2型簡(jiǎn)易頻閃光源和照相機(jī)同步配合使用,，用頻閃照像法研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,。

2 性能
2.1 儀器總 ： MHY-17572-1型≥1.2m ；MHY-17572-2型≥1.6m
2.2 實(shí)驗(yàn)有效度 ： MHY-17572-1型≥1.0m ,；xe77FT-LG-2型≥1.4m
2.3 電磁鐵電源 ： DC6V
2.4 鋼直徑 ： 18mm
2.5 g值實(shí)驗(yàn)相對(duì)誤差 ： ≤ 2％

3 結(jié)構(gòu)與點(diǎn)
3.1 見圖,。儀器由帶有標(biāo)尺的鋁合金型材為主體，端裝有電磁鐵吸器,，中間裝有兩個(gè)可意移動(dòng)的光電門光電傳感器,，下端裝有接架網(wǎng)，立柱下端固定在可調(diào)節(jié)的三腳支架上,。
3.2 鋼的起始位置由電磁鐵的固定支架端板的下端“ ”形的下邊沿作為位置針,，能方便地調(diào)節(jié)確定鋼自由下落的起始刻度基準(zhǔn)。
3.3 立柱上端裝有電磁鐵吸器,，當(dāng)電磁鐵線圈接通直6V電源時(shí),，電磁鐵吸住鋼，切斷電源時(shí),，鋼下落作自由落體運(yùn)動(dòng),。電磁鐵的支架上還裝有兩個(gè)接線柱，可以與頻閃光源的同步輸入開關(guān)及學(xué)生實(shí)驗(yàn)電源直6V相連接用于頻閃照相實(shí)驗(yàn)用,。（注:原接電纜的接線端子可卸下不用）
3.4 兩個(gè)光電門由小型聚光電珠和光敏接收管組成,。兩個(gè)光電門可以上下意移動(dòng)，在立柱上的位置由光電門支架的凹型槽底邊所對(duì)標(biāo)尺的刻度決定,。
3.5 主體立柱固定在三腳支架上,，利用三腳支架上的調(diào)節(jié)螺栓，配合重錘線可方便地調(diào)節(jié)立柱與地面的垂直度,。
3.6 MHY-17572-2型≥1.5m型的底座和三腳支架為鑄鐵腿,，增加了儀器的穩(wěn)固性，提了儀器的抗震性能，有利于提實(shí)驗(yàn)度,。鑄鐵式三腳支架是可拆卸的,，便于運(yùn)輸和貯存。（見圖二）
MHY-17572-1型≥1.5m型的三腳支架為便攜式,，將儀器提起時(shí)它可以靠自重自動(dòng)收攏,，便于搬動(dòng)和運(yùn)輸，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保持調(diào)好的垂直度,，可以用儀器配備的架腿附件限位螺釘鎖住,。
4 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
4.1 整機(jī)組裝：
（1）MHY-17572-2型：將三個(gè)鑄鐵架腿用M6內(nèi)六角螺釘緊固在底盤上，（內(nèi)六角搬手在附件盒內(nèi)）,，三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘分別裝在架腿上（見圖二）,。
（2）MHY-17572-1型：將架腿附件調(diào)節(jié)螺釘裝入架腿底的M10螺孔中，以備后用,。
（3）將電磁鐵吸器,，兩個(gè)光電門及接架按圖所示用鎖緊螺釘固定在主體上，將四芯插頭插入計(jì)時(shí)器標(biāo)有“自由落體”的四芯插座上,，接通J0201-G-2計(jì)時(shí)器電源,，計(jì)時(shí)器顯示“0.00ms”，說(shuō)明兩個(gè)光電門作正常,。
4.2 將電磁鐵吸器,，調(diào)節(jié)到刻度尺0點(diǎn)處，使鋼自由下落的起始位置為0cm,。
4.3 調(diào)垂直度：將儀器所配的重錘懸掛在電磁鐵吸器的鐵芯中心孔上,，將兩個(gè)光電門分別置于立柱的中、下端處,，細(xì)心調(diào)節(jié)三腳支架上的調(diào)節(jié)螺栓,，使重錘線處于兩個(gè)光電門的
正中。從主體正面觀察時(shí)重錘線應(yīng)與光電門中間的凹形槽處白線重合,，從主體側(cè)面觀察重錘線應(yīng)與光電門兩側(cè)白線重合,，即認(rèn)為重錘線正好處于光電門的中心處，儀器的垂直度調(diào)好后,，將重錘線取下,，就可以做實(shí)驗(yàn)了。
5 實(shí)驗(yàn)
以下實(shí)驗(yàn)均按選配J0201-G-2自由落體智能計(jì)時(shí)器為例,。
5.1 實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),。
（1）實(shí)驗(yàn)原理：初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)其公式
(1)
如果物體下落的時(shí)間取：t1:t2:t3=1:2:3,，則下落的距離就會(huì)得出：h1:h2:h3=1:4:9,。
（2）實(shí)驗(yàn)操作：儀器與計(jì)時(shí)器連接好,，接通計(jì)時(shí)器電源，將計(jì)時(shí)器的電磁鐵開關(guān)撥到“吸”位置上,，電磁鐵通電,，將鋼吸住，（注意鋼應(yīng)吸在電磁鐵的中心處）,。同步開關(guān)撥到“放”位置時(shí),，切斷電磁鐵電源，鋼自由下落,，計(jì)時(shí)器同步計(jì)時(shí),，當(dāng)鋼通過(guò)兩個(gè)光電門后計(jì)時(shí)器自動(dòng)停止計(jì)時(shí)，并循環(huán)顯示出鋼下落的時(shí)間t,。
實(shí)驗(yàn)中,，依次移動(dòng)光電門，使光電門的中凹形槽底邊對(duì)準(zhǔn)立柱標(biāo)尺的10cm,，40cm,，90cm處,，分別測(cè)出下落的時(shí)間t1,、t2、t3,，每個(gè)時(shí)間測(cè)五次取平均值,。如果可以得到h1:h2:h3=1:4:9對(duì)應(yīng)的下落時(shí)間t1:t2:t3=1:2:3的關(guān)系，驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),。
5.2 實(shí)驗(yàn)二：測(cè)量重力加速度g值,。
（1） 實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)公式(1)h=gt2/2可以得到
(2)
只要測(cè)出物體下落的距離h和對(duì)應(yīng)的下落時(shí)間t，就可以計(jì)算出重力加速度g值來(lái),。
（2）實(shí)驗(yàn)操作：將光電門移至標(biāo)尺100cm處,，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程同實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)量五次,，取平均值,，將所測(cè)量的數(shù)據(jù)代入公式(2)，即可求出重力加速度g值,。
這種實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單,、方便，但測(cè)得的重力加速度g值般誤差較大,。原因：
a). h的測(cè)量有困難,，h的起始點(diǎn)為鋼的直徑下沿，但當(dāng)鋼通過(guò)光電門時(shí),，不定正好是鋼的直徑下沿,，很可能偏離些,，帶來(lái)定的△h誤差。
b). 由于電磁鐵斷電的瞬間,，電磁鐵有剩磁,，鋼滯后下落，這就成了時(shí)間測(cè)量上的誤差,。
5.3 實(shí)驗(yàn)三：初速度不為零且相等的自由落體實(shí)驗(yàn)法,，測(cè)量g值。
（1）實(shí)驗(yàn)原理：為了減少電磁鐵剩磁和h測(cè)量的誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)度帶來(lái)的影響,，采用初速度不為零的自由落體運(yùn)動(dòng),，其公式h=V0t+gt2/2，見圖三,。將兩個(gè)光電門分別置于A,B兩點(diǎn)處,，鋼從零點(diǎn)開始自由下落，設(shè)到達(dá)A點(diǎn)的速度為V0,，再經(jīng)過(guò)時(shí)間t1后,，鋼到達(dá)B點(diǎn)，AB兩點(diǎn)間的距離為h1,，則有：
h1=V0t1+gt12/2 (3)
將光電門B下移段距離至B'點(diǎn),，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。設(shè)鋼從A點(diǎn)經(jīng)過(guò)時(shí)間t2到達(dá)B'點(diǎn),，AB'兩點(diǎn)間距離為h2,，則有：
h1=V0t2+gt22/2 (4)

圖三
將式(4)×t1，式(3)×t2,，兩式相減得：
h2t1-h1t2=g(t22t1-t12t2)/2
g=2(h2/t2-h1/t1)/(t2-t1) (5)
實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差計(jì)算公式為：δ＝│g標(biāo)-g測(cè)│/g標(biāo)x100％…………… (6)
重力加速度的理論值g=980.094cm/s2
這樣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比實(shí)驗(yàn)二的多,，與標(biāo)準(zhǔn)重力加速度的相對(duì)誤差可做到≤1％。
5.3.2 實(shí)驗(yàn)操作
儀器與計(jì)時(shí)器連接好,，調(diào)整好,，將二個(gè)光電門分別移到40cm，80cm標(biāo)尺刻度處,，接通計(jì)時(shí)器電源,，將同步開關(guān)撥到“吸”位置上，電磁鐵通電,，將鋼吸住,，按清零鍵使屏幕顯示“0.00”。將同步開關(guān)撥到“放”位置上,，鋼自由下落通過(guò)兩個(gè)光電門,，計(jì)時(shí)器自動(dòng)顯示出鋼通過(guò)兩個(gè)光電門40cm～80cm的的間隔時(shí)間t2-t1為(5)式中的t1，重復(fù)做五次實(shí)驗(yàn),，取其平均值,。再將下端處的光電門移到100cm處,，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，取t2平均值,。實(shí)驗(yàn)結(jié)束,。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入公式(5)，可計(jì)算出g的測(cè)量值,，代入公式(6)求出相對(duì)誤差,。
5.4 實(shí)驗(yàn)四：
與頻閃光源，照相機(jī),，學(xué)生實(shí)驗(yàn)電源和黑布幕配合做自由落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照像,，具體的實(shí)驗(yàn)方法可參照J(rèn)02015-2簡(jiǎn)易頻閃光源的使用說(shuō)明書。將沖洗好的底片用投影儀投射到墻上,，用直尺（或盒尺）分別測(cè)量出鋼在各段相等的時(shí)間內(nèi)下落的位移,，h1、h2,、h3…hn,，如果能驗(yàn)證在各段相等的時(shí)間內(nèi)位移的增加量△h=h2-h1=h3-h2=……=hn-hn-1都相等，則可判斷,、驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),。并且從影像上可以直觀形象地觀察到鋼自由下落的運(yùn)動(dòng)軌跡。
6 注意事項(xiàng)
6.1 嚴(yán)禁帶電行光電門接口的插,、拔操作,，以免成儀器損壞,。
6.2 電磁鐵吸器電源的+（紅色接線柱）,、-（黑色），不能反接,，以免成儀器損壞,。
6.3 作自由落體實(shí)驗(yàn)的度般應(yīng)>0.1m。因?yàn)?，度越小幾何尺寸的?duì)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響越大,。
7 裝箱清單:
件名 數(shù)量
1 主體 1200mm(1600mm)，內(nèi)含(垂直調(diào)節(jié)螺栓3只,，固定螺釘,、螺母8套) 1套
2 自由落體插頭及電纜線，內(nèi)含(電磁鐵吸器1套,，光電門2個(gè)) 1套
3接架網(wǎng) 1件
4 鋼 2個(gè)
5 重錘 1件
6 備用聚光電珠 4只
7 MHY-17572-1型配：架腿附件限制螺釘,；MHY-17572-2型配：附件盒
（內(nèi)含鑄鐵架腳3件，M6內(nèi)六角螺釘6個(gè),，內(nèi)六角搬手1件,，調(diào)節(jié)螺栓3個(gè)） 1件 1盒
8 說(shuō)明書 1份
9 合格證 1份