实验十五 用光电门传感器测自由落体的加速度

实验目的

测量自由落体的加速度。

实验原理

由\(v_t^2{\rm{ - }}v_0^2{\rm{ = }}2as\),得加速度\(a{\rm{ = }}\frac{{v_t^2{\rm{ - }}v_0^2}}{{2s}}\);

把铁皮加工成如图15-1所示的挡光片,作为自由落体。设挡光片的两前沿距离为s,挡光片上下两叉的宽度都为L0(用卡尺精确测量),两叉挡光时间分别为t1、t5。由于L0足够小,故认为两叉通过光电门的瞬时速度分别是\({v_0}{\rm{ = }}\frac{{{L_0}}}{{{t_1}}}\)、\({v_t}{\rm{ = }}\frac{{{L_0}}}{{{t_5}}}\),本次实验L0=0.01m,s=0.1m。亦可将透明有机玻璃片按固定间隔涂黑制成图15-2所示的挡光片。

图15-1

图15-1 工字型挡光片

图15-2

图15-2 挡光片

实验器材

朗威DISLab、计算机、铁架台、挡光片。

实验装置图

见图15-3。

图15-3

图15-3 实验装置图

实验过程与数据分析

1.将光电门传感器用转接器固定在铁架台,保持其水平并接入数据采集器第一通道;

2.打开“计算表格”,选择“自动记录”,点击“开始”;

3.自光电门传感器上方释放挡光片,使其垂直下落,并确保挡光片上下两叉顺利通过光电门并挡光;

4.点击“结束”,增加变量“t5”,复制t1中第二行的值并粘贴到变量“t5”的第一行;

5.输入自由表达式“g=((0.01/ t5)^2-(0.01/t1)^2)/0.2”,得到第一行的计算结果即为自由落体加速度;

6.重复步骤2-5,得到一组实验数据(图15-4)。对照实验结果与实验地重力加速度实际值,可见相对误差为2~3%。

图15-4
图15-4 重力加速度测量结果
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发布时间:2013/1/15 上午7:43:33  阅读次数:8938

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