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 工字型挡光片

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 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%。

发布时间：2013/1/15 7:43:33  阅读次数：8713