In互te聯rne網t+He健al康th打點計時器測重力加速度實驗的偏差剖析—___——————————_里皇墨!!!室皇竺二三空!蘭【摘要】本文剖析了打點計時器測重力加速度實驗中，造成測得的重力加速度總高于實際值的四種阻力：紙帶和打點計時器間的磨擦、針頭和紙帶的磨擦、空氣阻力和紙帶速率突變的阻力。通過實驗、理論剖析和估算比對，證明了本文理論剖析的正確性【關鍵詞】打點計時器重力加速度阻力一、課題背景1．1打點計時器測重力加速度實驗打點計時器測重力加速度實驗所使用的器材有：鐵架臺、電磁打點計時器(不能使用電火花打點計時器)、紙帶、不銹鋼制圓錐形重物(即鉤碼)、頻率為50Hz的交流穩壓電源打點紙帶求加速度公式，接中學實驗室用的市電。圖l打點計時器測重力加速度實驗實驗儀器安裝如圖1所示，電磁打點計時器與中學實驗室的兩相220V交流電源相接，將厘清的平直紙帶裝入打點計時器中，先接通電源開關，在紙帶底端打出圓點，再釋放紙帶，使其與重物一齊下落并打點。測出紙帶上個別點之間的距離，根據一個條形點的中點到另一個條形點的中點來記錄檢測值。用公式n=籌可以算出a值作為重力加速度的恐怕。式中△L是連續兩段點問距之差，T是打點計時器的打點周期。
1．2課題引入打點計時器測加速度實驗是中學階段的一個精典實驗，用于檢測當地的重力加速度。該實驗在不同的時間、不同的地點打點紙帶求加速度公式，測出的重力加速度都略有區別，因而告訴我們，重力加速度似乎在小學范圍內被覺得是常數，但實際上并非這么。并且大量實驗表明，測出的重力加速度a常常高于理論值g=9．81m／s2j本文將剖析導致g-a>0的定量誘因。二、阻力誘因剖析2．1紙帶與打點計時器間的磨擦圖2紙帶與打點計時器間的磨擦示意圖紙帶與打點計時器間形成磨擦的原理如圖2所示。考慮到豎直部份的紙帶與下邊掛的鉤碼相比，質量很小，我們只，，考慮水平部份紙帶的質量In，，而覺得豎直部份紙帶的質量m：=0。記紙帶質量為IIlD，整條紙帶所受的力有：(1)來自鉤碼的，向上的拉力T．(2)來自打點計時器的，向下的支持力N；(3)向左的磨擦力f；(4)來自打點計時器的，往右的支持力K；(5)水平部份紙帶的重力m．g。水平部份紙帶在水平方向上的加速度就等于鉤碼增長的真實加速度a，故K—f=mla；豎直方向上，豎直部份紙帶似乎有向上的加速度a1-a，但因為忽視了豎直部份的紙帶質量，合外力in2al-0，故N=T+m】g；下邊考慮鉤碼遭到的外力——重力和豎直向下的拉力T。
依據牛頓第二定理有．mg—T=ma，用該式算出的a比g要小，指的是紙帶下落的真實加速度，也就是用打點計時器測出的加速度，m是鉤碼質量。再用到動磨擦質數的定義f_斗N，聯立得：廠K—f：mln{羔jT?1口j廠：p吡一口)¨mat。mlg1m辟一=。』一p”‘Ⅷ一“，’L。廠：pⅣ注意到紙帶在打點計時器底部的質量m。隨時間的降低而降低，且因為鉤碼做勻加速運動，m，隨時間的變化應是開口向上的拋物線方式，所以支持力N、摩擦力f也都隨時間的降低而降低，大致變化趨勢呈圖3。這兒的f就是筆記本小節關注的目標“紙帶與打點計時器間的磨擦”。圖3實驗過程中支持力N、摩擦力f隨時間的變化示意圖2．2打點計時器針筒和紙的磨擦圖4打點計時器針筒與紙帶的磨擦，示意圖我們用圖4來說明打點計時器針筒是怎樣與紙帶磨擦的。我們覺得打點計時器針筒每次與紙帶都是“瞬間”接觸，故可以將打點計時器針筒與紙帶每次的接觸時間T。內重物227萬方數據