In互te聯(lián)rne網(wǎng)t+He健al康th打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)的偏差剖析—___——————————_里皇墨!!!室皇竺二三空!蘭【摘要】本文剖析了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)中，造成測(cè)得的重力加速度總高于實(shí)際值的四種阻力：紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(guò)實(shí)驗(yàn)、理論剖析和估算比對(duì)，證明了本文理論剖析的正確性【關(guān)鍵詞】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重力加速度阻力一、課題背景1．1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)所使用的器材有：鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(不能使用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、紙帶、不銹鋼制圓錐形重物(即鉤碼)、頻率為50Hz的交流穩(wěn)壓電源打點(diǎn)紙帶求加速度公式，接中學(xué)實(shí)驗(yàn)室用的市電。圖l打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器安裝如圖1所示，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的兩相220V交流電源相接，將厘清的平直紙帶裝入打點(diǎn)計(jì)時(shí)器中，先接通電源開(kāi)關(guān)，在紙帶底端打出圓點(diǎn)，再釋放紙帶，使其與重物一齊下落并打點(diǎn)。測(cè)出紙帶上個(gè)別點(diǎn)之間的距離，根據(jù)一個(gè)條形點(diǎn)的中點(diǎn)到另一個(gè)條形點(diǎn)的中點(diǎn)來(lái)記錄檢測(cè)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(xù)兩段點(diǎn)問(wèn)距之差，T是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期。
1．2課題引入打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度實(shí)驗(yàn)是中學(xué)階段的一個(gè)精典實(shí)驗(yàn)，用于檢測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｔ搶?shí)驗(yàn)在不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)打點(diǎn)紙帶求加速度公式，測(cè)出的重力加速度都略有區(qū)別，因而告訴我們，重力加速度似乎在小學(xué)范圍內(nèi)被覺(jué)得是常數(shù)，但實(shí)際上并非這么。并且大量實(shí)驗(yàn)表明，測(cè)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(dǎo)致g-a>0的定量誘因。二、阻力誘因剖析2．1紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的磨擦圖2紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的磨擦示意圖紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(zhì)量很小，我們只，，考慮水平部份紙帶的質(zhì)量In，，而覺(jué)得豎直部份紙帶的質(zhì)量m：=0。記紙帶質(zhì)量為IIlD，整條紙帶所受的力有：(1)來(lái)自鉤碼的，向上的拉力T．(2)來(lái)自打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的，向下的支持力N；(3)向左的磨擦力f；(4)來(lái)自打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(zhǎng)的真實(shí)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?yàn)楹鲆暳素Q直部份的紙帶質(zhì)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(jù)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(shí)加速度，也就是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出的加速度，m是鉤碼質(zhì)量。再用到動(dòng)磨擦質(zhì)數(shù)的定義f_斗N，聯(lián)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(diǎn)計(jì)時(shí)器底部的質(zhì)量m。隨時(shí)間的降低而降低，且因?yàn)殂^碼做勻加速運(yùn)動(dòng)，m，隨時(shí)間的變化應(yīng)是開(kāi)口向上的拋物線方式，所以支持力N、摩擦力f也都隨時(shí)間的降低而降低，大致變化趨勢(shì)呈圖3。這兒的f就是筆記本小節(jié)關(guān)注的目標(biāo)“紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的磨擦”。圖3實(shí)驗(yàn)過(guò)程中支持力N、摩擦力f隨時(shí)間的變化示意圖2．2打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針筒和紙的磨擦圖4打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針筒與紙帶的磨擦，示意圖我們用圖4來(lái)說(shuō)明打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針筒是怎樣與紙帶磨擦的。我們覺(jué)得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針筒每次與紙帶都是“瞬間”接觸，故可以將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針筒與紙帶每次的接觸時(shí)間T。內(nèi)重物227萬(wàn)方數(shù)據(jù)