【仪器描述】

　　自由落体实验仪器装置主要由自由落体装置和计时器两大部分组成。自由落体装置则由支柱、电磁铁、光电门和捕球器构成(图1)。其主体是一个有刻度尺的立柱，其底座上有调节螺丝可用来调竖直。立柱上端有一电磁铁，可用来吸住小钢球。电磁铁断电后，小钢球即自由下落落入捕球器内。立柱上装有两对可沿立柱上下移动的光电门。本实验用的光电门由一个小的红外发光二极管和一个红外接收二极管组成， 并与计时器相接。外发光二极管对准红外接收二极管，二极管前面有一个小孔可以减小红外光束的横截面。球通过第一个光电门时产生的光电信号触发计时器开始计时， 通过第二个光电门时使之终止计时，因此，计时器显示的结果是两次遮光之间的时间，亦即小球通过两光电门之间的时间。 

　　本实验计时器采用“数字存储毫秒计”，的核心是一个单片机，用八个数码管显示有关结果。计时单位为“秒”，用科学计数法表示数值。

　　【实验目的】

　　1 证自由落体运动方程;

　　2 定当地重力加速度。

　　【实验内容】

　　1. 先用铅垂线目测将支柱调竖直。计时计数仪“转换”选单位“ms”，“功能”选“S2 计时2”记录通过两个光电门的时间间隔，适当拉开两光电门的距离(如相隔50cm)，确保降落的钢球能通过两光电门。 

　　2. 固定第一光电门于xA处(如置于支柱上 30cm 处)， 使第 2 光电门位于xB，与第一光电门相隔约s=xB-xA=40cm(如置于 70cm 处)，记录小钢球通过两光电门的时间间隔，重复测5次。

　　3. 第一光电门保持不动，向下移动第二光电门约10cm，重复测5次;继续向下移动第2光电门，测6-8组不同距离的值。

　　【注意事项】

　　1. 计时计数仪上，“电磁铁”指示灯亮可吸住小钢球，按一次指示灯灭小球开始降落;有数据时按“功能”清零。

　　2. 测量时一定要保证支架稳定不晃动。 

　　【数据记录与结果】

　　1. 实验数据记录

　　第一光电门位置xA=_________________

　　2. 数据处理

　　计算各组y=s/t的平均值和t的平均值，作 图像。看各测值点在本实验的测量误差范围内是否分布在一直线上，用两点式求出该直线的斜率并确定g值。 将该实验曲线向左延长找出与 y 轴交点的坐标确定v0。 

　　【思考题】

　　1估算小球从 1m高处下落至地面时，受到的空气阻力，并与重力数值比较。 

　　2如果用体积相同而质量不同的小木球来代替小铁球， 试问实验所得到的g值是否不同?您将怎样通过实验来证实您的答案呢?

　　3试分析本次实验产生误差的主要原因， 并讨论如何减小重力加速度g的测量误差。

　　【深度思考】

　　1 设计只用一个光电门去完成这些方案。

　　2 如果自由落体装置上没有水平仪，你用什么方法较准确的调节支架铅直?

　　3 用 测g时，A和B的位置怎样比较合适?改变A、B的位置进行实验，并对结果进行讨论。

吉林高考提分相关课程

物理高考考试常用的物理模型（24个全)

高考物理课程 点击报名

吉林高中学习资料信息交流群 464264850