自由落體重(zhòng)力加速(sù)度(dù)測量儀(yí)/重力(lì)加速度(dù)測量儀 型號：DP-LG-2

利用自由(yóu)落(là)體(tǐ)（條形物體(tǐ)）測(cè)定(dìng)重力加(jiā)速度(dù),比體(tǐ)測(cè)量準確(què).方(fāng)便.配有(yǒu)數字毫秒計(jì),五(wǔ)位半數顯.

自由落(là)體實(shí)驗儀
1 概(gài)述
自由(yóu)落(là)體實驗儀是(shì)基礎(chǔ)力(lì)學教學實驗的儀(yí)器，利用(yòng)自(zì)由(yóu)落(là)體(tǐ)實驗儀(yí)可(kě)行(háng)定性(xìng)觀測和定量研(yán)究物體在(zài)自由落體狀態下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從(cóng)而達(dá)到教學演(yǎn)示實(shí)驗(yàn)的目(mù)的(dí)。
DP-LG-2型(xíng)為：主(zhǔ)體(tǐ)度1.6m，鑄鐵(tiě)腿三腳支(zhī)架，底座(zuò)穩(wěn)固，抗(kàng)震(zhèn)動(dòng)好，利於實(shí)驗(yàn)室擺(bǎi)放操(cāo)作。
從(cóng)教(jiào)學(xué)使用出發(fā)，DP-LG-1型為：主體(tǐ)度1.2m，便攜式三(sān)腳支架，底(dǐ)座輕(qīng)巧，便於(yú)移動(dòng)，利於課(kè)堂演(yǎn)示教學(xué)。
以上兩(liǎng)種(zhǒng)自由(yóu)落(là)體實驗儀(yí)均可(kě)與DP-G-2型計時(shí)器， DP-CC存貯式(shì)計(jì)時(shí)器(qì)，DP-CHJ存(cún)貯式數字(zì)毫秒(miǎo)計(jì)DP-2型多用大屏幕(mù)數字顯(xiǎn)示(shì)測試儀配合(hé)使(shǐ)用，適(shì)用(yòng)於中(zhōng)學(xué)行物理(lǐ)教學的演示實(shí)驗(yàn)或分組(zǔ)實驗。
本(běn)儀(yí)器還(huán)可以(yǐ)與(yǔ)DP-2型(xíng)簡易頻閃(shǎn)光源(yuán)和照(zhào)相機同(tóng)步(bù)配合(hé)使用，用頻閃照(zhào)像法研究自(zì)由落體(tǐ)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(lǜ)。

2 性(xìng)能
2.1 儀(yí)器總 ： DP-LG-1型≥1.2m
；DP-LG-2型(xíng)≥1.6m
2.2 實(shí)驗(yàn)有(yǒu)效度(dù) ： HAD-LG-1型≥1.0m
；xe77FT-LG-2型≥1.4m
2.3 電磁(cí)鐵電源(yuán) ： DC6V
2.4 鋼直(zhí)徑 ： 18mm
2.5 g值(zhí)實驗相(xiāng)對誤(wù)差 ： ≤ 2％

3 結(jié)構(gòu)與(yǔ)特點(diǎn)
3.1 見圖。儀器由帶(dài)有(yǒu)標(biāo)尺(chǐ)的(dí)鋁(lǚ)合(hé)金型(xíng)材為主體，端裝(zhuāng)有電磁(cí)鐵(tiě)吸器，中間裝有兩個(gè)可意(yì)移(yí)動的(dí)光電(diàn)門(mén)光(guāng)電傳感器，下(xià)端(duān)裝有接架(jià)網(wǎng)，立柱下端固定(dìng)在可(kě)調節(jié)的(dí)三腳支(zhī)架(jià)上。
3.2 鋼(gāng)的起(qǐ)始位置由電(diàn)磁(cí)鐵的固(gù)定支(zhī)架(jià)端板的下端(duān)“ ”形的(dí)下邊(biān)沿作(zuò)為位置針(zhēn)，能方便地調節確定鋼自由(yóu)下落(là)的起(qǐ)始(shǐ)刻(kè)度(dù)基準(zhǔn)。
3.3 立柱上(shàng)端(duān)裝有(yǒu)電磁鐵吸(xī)器(qì)，當電磁(cí)鐵綫(xiàn)圈接通直流6V電(diàn)源(yuán)時(shí)，電磁鐵吸(xī)住鋼，切斷(duàn)電源(yuán)時(shí)，鋼下(xià)落作自由(yóu)落體運動(dòng)。電磁(cí)鐵(tiě)的(dí)支架上還裝有兩個(gè)接(jiē)綫柱(zhù)，可以(yǐ)與頻(pín)閃(shǎn)光源(yuán)的(dí)同步(bù)輸(shū)入(rù)開關(guān)及(jí)學生(shēng)實驗(yàn)電源直(zhí)流(liú)6V相(xiāng)連接用(yòng)於(yú)頻(pín)閃照(zhào)相實驗用(yòng)。（注:原(yuán)接電纜(lǎn)的接綫(xiàn)端子(zǐ)可卸(xiè)下(xià)不(bù)用(yòng)）
3.4 兩(liǎng)個光電(diàn)門由(yóu)小型聚(jù)光(guāng)電(diàn)珠和光敏(mǐn)接收管(guǎn)組(zǔ)成(chéng)。兩個光電(diàn)門可以上下意(yì)移(yí)動，在(zài)立柱(zhù)上的位(wèi)置(zhì)由(yóu)光(guāng)電(diàn)門支架(jià)的凹型槽(cáo)底邊所對標尺的刻(kè)度(dù)決定(dìng)。
3.5 主體(tǐ)立柱固(gù)定(dìng)在(zài)三腳(jiǎo)支架(jià)上，利(lì)用(yòng)三腳(jiǎo)支架(jià)上的(dí)調節(jié)螺(luó)栓，配(pèi)合(hé)重錘(chuí)綫(xiàn)可方便地調(tiáo)節立(lì)柱(zhù)與地麵(miàn)的垂(chuí)直(zhí)度。
3.6DP-LG-2型≥1.5m型的底(dǐ)座和(hé)三腳支架為(wéi)鑄鐵腿(tuǐ)，增加了儀(yí)器(qì)的(dí)穩(wěn)固性，提了儀器(qì)的(dí)抗震(zhèn)性(xìng)能(néng)，有利(lì)於提實(shí)驗度。鑄鐵式三腳支架是(shì)可拆卸(xiè)的(dí)，便於運輸和貯存(cún)。（見(jiàn)圖(tú)二(èr)）
DP-LG-1型(xíng)≥1.5m型的(dí)三(sān)腳(jiǎo)支(zhī)架為便(biàn)攜式(shì)，將(jiāng)儀器(qì)提(tí)起時它(tā)可以靠自(zì)重(zhòng)自動(dòng)收攏(lǒng)，便(biàn)於搬動和運(yùn)輸，實驗(yàn)時為(wéi)了保(bǎo)持調好的垂直度，可(kě)以用儀(yí)器配備的架(jià)腿附(fù)件限(xiàn)位螺(luó)釘(dīng)鎖(suǒ)住(zhù)。
4 實驗前的(dí)準(zhǔn)備
4.1 整機組裝：
（1）DP-LG-2型：將(jiāng)三(sān)個(gè)鑄(zhù)鐵架腿(tuǐ)用(yòng)M6內六(liù)角(jiǎo)螺釘緊固在(zài)底(dǐ)盤上，（內六角搬(bān)手(shǒu)在(zài)附(fù)件(jiàn)盒內），三(sān)個(gè)調(tiáo)節(jié)螺釘分別(bié)裝(zhuāng)在架腿(tuǐ)上（見圖(tú)二）。
（2）DP-LG-1型：將(jiāng)架腿附(fù)件調節(jié)螺(luó)釘裝入架(jià)腿(tuǐ)底(dǐ)的M10螺孔(kǒng)中(zhōng)，以備後用。
（3）將電磁鐵(tiě)吸器，兩個(gè)光(guāng)電(diàn)門(mén)及接架按(àn)圖所示用(yòng)鎖緊(jǐn)螺(luó)釘(dīng)固定(dìng)在(zài)主體(tǐ)上，將四(sì)芯(xīn)插(chā)頭(tóu)插(chā)入計時器標(biāo)有“自由落體(tǐ)”的(dí)四(sì)芯插座上，接(jiē)通(tōng)DP-G-2計時器(qì)電源(yuán)，計時器顯示“0.00ms”，說明兩個(gè)光(guāng)電(diàn)門(mén)作(zuò)正(zhèng)常。
4.2 將電磁鐵吸器，調節到(dào)刻度尺0點處，使鋼自(zì)由下落的(dí)起始(shǐ)位(wèi)置(zhì)為0cm。
4.3 調(tiáo)垂(chuí)直(zhí)度(dù)：將(jiāng)儀器(qì)所配(pèi)的重(zhòng)錘懸掛(guà)在電磁鐵吸器的鐵(tiě)芯中心孔(kǒng)上，將(jiāng)兩(liǎng)個光電門(mén)分別(bié)置於(yú)立(lì)柱的中，下(xià)端處，細心(xīn)調節三(sān)腳支架(jià)上(shàng)的調(tiáo)節螺栓(shuān)，使(shǐ)重錘綫(xiàn)處(chǔ)於兩個(gè)光電門的
正(zhèng)中。從(cóng)主(zhǔ)體(tǐ)正(zhèng)麵觀察時(shí)重(zhòng)錘(chuí)綫應與光電門中(zhōng)間的(dí)凹(āo)形(xíng)槽處白(bái)綫(xiàn)重(zhòng)合，從(cóng)主(zhǔ)體(tǐ)側(cè)麵觀(guān)察重錘綫應與(yǔ)光電門(mén)兩側白(bái)綫(xiàn)重(zhòng)合，即(jí)認為重(zhòng)錘(chuí)綫正好(hǎo)處於光電(diàn)門的(dí)中心處，儀器的(dí)垂直度(dù)調(tiáo)好(hǎo)後，將重錘(chuí)綫(xiàn)取下(xià)，就可以做實驗(yàn)了。
5 實驗(yàn)
以下實驗均按(àn)選配DP-G-2自(zì)由落體計(jì)時器為(wéi)例。
5.1 實(shí)驗：驗(yàn)證(zhèng)自由落(là)體運動(dòng)是(shì)初速度為(wéi)零的匀加(jiā)速直(zhí)綫運動。
（1）實驗原(yuán)理：初速(sù)度為(wéi)零(líng)的(dí)自由(yóu)落體(tǐ)運動其(qí)公(gōng)式
（1）
如(rú)果物體下落的時(shí)間(jiān)取：t1:t2:t3=1:2:3，則下(xià)落的(dí)距離就會(huì)得出(chū)：h1:h2:h3=1:4:9。
（2）實驗操作：儀(yí)器(qì)與計時器(qì)連(lián)接(jiē)好，接通(tōng)計時器電源(yuán)，將(jiāng)計(jì)時(shí)器的(dí)電(diàn)磁鐵開關撥到“吸”位(wèi)置(zhì)上，電(diàn)磁(cí)鐵(tiě)通電，將鋼吸(xī)住(zhù)，（注(zhù)意鋼應吸(xī)在電(diàn)磁鐵的中心處）。同(tóng)步開關(guān)撥(bō)到(dào)“放”位置(zhì)時，切斷電磁鐵電源，鋼自由下落(là)，計(jì)時器同(tóng)步計(jì)時(shí)，當鋼通過(guò)兩(liǎng)個光電(diàn)門(mén)後(hòu)計時(shí)器(qì)自動停止計時，並(bìng)循(xún)環顯示出鋼(gāng)下(xià)落的時間(jiān)t。
實驗中，依次移動光(guāng)電門(mén)，使(shǐ)光(guāng)電門的(dí)中(zhōng)凹形槽(cáo)底邊(biān)對準立(lì)柱(zhù)標尺(chǐ)的10cm，40cm，90cm處，分別(bié)測(cè)出下落的(dí)時間t1，t2，t3，每(měi)個時(shí)間測五次取平均值(zhí)。如果可(kě)以得到h1:h2:h3=1:4:9對應的下落(là)時間t1:t2:t3=1:2:3的關係，驗(yàn)證了自(zì)由落體運動是(shì)初速度(dù)為零的(dí)匀加速直(zhí)綫(xiàn)運動。
5.2 實驗二(èr)：測量重(zhòng)力加速度(dù)g值(zhí)。
（1） 實驗(yàn)原(yuán)理：根據(jù)自(zì)由(yóu)落體運動公式（1）h=gt2/2可(kě)以得(dé)到(dào)
（2）
隻(zhī)要測出物(wù)體(tǐ)下(xià)落(là)的距(jù)離h和對應的(dí)下落(là)時間t，就可以計算出(chū)重力加(jiā)速(sù)度g值來。
（2）實(shí)驗(yàn)操作：將光(guāng)電(diàn)門移至(zhì)標(biāo)尺100cm處，實驗(yàn)操作(zuò)過程(chéng)同實驗(yàn)，分別(bié)測量(liáng)五次，取(qǔ)平均值，將(jiāng)所測(cè)量(liáng)的數(shù)據(jù)代入公式（2），即(jí)可(kě)求(qiú)出重力加速度g值。
這種(zhǒng)實驗方法(fǎ)簡(jiǎn)單(dān)，方(fāng)便(biàn)，但(dàn)測得的重力加(jiā)速(sù)度(dù)g值般(bān)誤差較大。原因(yīn)：
a）. h的確測量有(yǒu)困(kùn)難，h的(dí)起始(shǐ)點為鋼(gāng)的直徑下(xià)沿，但當鋼通(tōng)過(guò)光(guāng)電(diàn)門(mén)時，不定(dìng)正好(hǎo)是(shì)鋼的直(zhí)徑下沿，很可(kě)能(néng)偏(piān)離(lí)些，帶來(lái)定的△h誤差。
b）. 由(yóu)於(yú)電磁(cí)鐵斷電的瞬(shùn)間(jiān)，電磁(cí)鐵(tiě)有(yǒu)剩(shèng)磁，鋼滯(zhì)後(hòu)下落，這就(jiù)成(chéng)了時(shí)間測量(liáng)上的誤差。
5.3 實驗(yàn)三(sān)：初(chū)速(sù)度(dù)不為(wéi)零且相等(děng)的(dí)自由(yóu)落(là)體實(shí)驗(yàn)法，測量g值。
（1）實(shí)驗(yàn)原(yuán)理：為了減少(shǎo)電磁鐵剩磁(cí)和h測量(liáng)的誤(wù)差(chà)對(duì)實驗(yàn)度(dù)帶(dài)來(lái)的影響(xiǎng)，采用初速度(dù)不為(wéi)零(líng)的自(zì)由(yóu)落體(tǐ)運動，其公(gōng)式(shì)h=V0t+gt2/2，見(jiàn)圖三。將(jiāng)兩個(gè)光電門(mén)分別(bié)置(zhì)於A,B兩(liǎng)點(diǎn)處，鋼從零點開始自(zì)由下落(là)，設到達A點(diǎn)的速度(dù)為(wéi)V0，再經(jīng)過時(shí)間t1後(hòu)，鋼到達B點(diǎn)，AB兩點(diǎn)間的(dí)距離為(wéi)h1，則有：
h1=V0t1+gt12/2 （3）
將(jiāng)光電門B下(xià)移段距(jù)離至(zhì)B'點，重(zhòng)復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。設鋼(gāng)從A點經過(guò)時間t2到達(dá)B'點，AB'兩(liǎng)點間(jiān)距離(lí)為(wéi)h2，則(zé)有：
h1=V0t2+gt22/2 （4）

圖三
將(jiāng)式（4）×t1，式(shì)（3）×t2，兩(liǎng)式(shì)相減得(dé)：
h2t1-h1t2=g（t22t1-t12t2）/2
g=2（h2/t2-h1/t1）/（t2-t1） （5）
實(shí)驗(yàn)的相(xiāng)對誤(wù)差計(jì)算(suàn)公式為(wéi)：δ＝│g標(biāo)-g測│/g標x100％…………… （6）
重力(lì)加速度的理論值(zhí)g=980.094cm/s2
這樣(yàng)實驗的(dí)結(jié)果(guǒ)比(bǐ)實(shí)驗(yàn)二(èr)確的多(duō)，與(yǔ)標(biāo)準重(zhòng)力加速度(dù)的(dí)相對誤差可(kě)做(zuò)到≤1％。
5.3.2 實驗操(cāo)作
儀器(qì)與計時器連接好，調(tiáo)整好，將二(èr)個(gè)光電門(mén)分別移到(dào)40cm，80cm標尺(chǐ)刻度處(chǔ)，接通計時(shí)器電源，將同步開(kāi)關(guān)撥(bō)到(dào)“吸”位置上(shàng)，電磁(cí)鐵通電，將鋼吸(xī)住，按清(qīng)零(líng)鍵使屏幕顯示(shì)“0.00”。將(jiāng)同(tóng)步(bù)開(kāi)關(guān)撥到“放(fàng)”位(wèi)置上，鋼(gāng)自(zì)由(yóu)下落(là)通(tōng)過兩個光(guāng)電門(mén)，計(jì)時器(qì)自(zì)動顯示(shì)出(chū)鋼通過(guò)兩(liǎng)個光電(diàn)門40cm～80cm的的(dí)間隔(gé)時間t2-t1為(wéi)（5）式中的(dí)t1，重復做五次(cì)實驗，取其平均值(zhí)。再將(jiāng)下端(duān)處(chǔ)的(dí)光電門移(yí)到100cm處，重復(fù)上述實(shí)驗，取(qǔ)t2平均值。實驗(yàn)結(jié)束。將實驗數(shù)據代入(rù)公(gōng)式（5），可(kě)計(jì)算出g的測量值(zhí)，代入公式（6）求(qiú)出相(xiāng)對誤(wù)差(chà)。
5.4 實驗(yàn)四(sì)：
與頻(pín)閃光(guāng)源，照相機，學生(shēng)實驗電(diàn)源(yuán)和黑(hēi)布幕配(pèi)合(hé)做自由落體(tǐ)運動(dòng)的頻閃照(zhào)像，具(jù)體(tǐ)的實驗(yàn)方(fāng)法可參照(zhào)DP-2簡(jiǎn)易(yì)頻(pín)閃光源(yuán)的使用說(shuō)明(míng)書。將(jiāng)衝洗(xǐ)好的(dí)底(dǐ)片用投(tóu)影(yǐng)儀投(tóu)射到(dào)牆上(shàng)，用(yòng)直尺（或(huò)盒(hé)尺）分別測(cè)量出(chū)鋼(gāng)在各(gè)段(duàn)相等的時(shí)間內下落的位移，h1，h2，h3…hn，如(rú)果(guǒ)能驗(yàn)證在各段相(xiāng)等(děng)的時間內(nèi)位移(yí)的(dí)增加量△h=h2-h1=h3-h2=……=hn-hn-1都相(xiāng)等，則可判(pàn)斷，驗(yàn)證自(zì)由落體(tǐ)運(yùn)動(dòng)是(shì)初速度為(wéi)零(líng)的(dí)匀加(jiā)速運(yùn)動(dòng)。並且從影(yǐng)像上可(kě)以(yǐ)直(zhí)觀形象(xiàng)地(dì)觀察(chá)到鋼(gāng)自由下落的(dí)運(yùn)動軌跡。
6 注(zhù)意(yì)事(shì)項
6.1 嚴禁帶(dài)電(diàn)行光電(diàn)門接(jiē)口的(dí)插，拔操作，以免(miǎn)成儀器損壞(huài)。
6.2 電磁鐵吸器電源的+（紅(hóng)色(sè)接綫柱），-（黑(hēi)色），不能反接(jiē)，以(yǐ)免(miǎn)成儀(yí)器損壞(huài)。
6.3 作自由(yóu)落體實(shí)驗(yàn)的度(dù)般(bān)應>0.1m。因為，度越(yuè)小(xiǎo)幾(jī)何尺寸的誤差(chà)對實(shí)驗結果影(yǐng)響(xiǎng)越大。
7 裝箱(xiāng)清單(dān):
件名(míng) 數量
1 主體(tǐ) 1200mm（1600mm），內(nèi)含（垂(chuí)直(zhí)調節螺(luó)栓3隻，固定螺釘(dīng)，螺母(mǔ)8套） 1套
2 自由落體插頭及電纜(lǎn)綫，內含（電磁(cí)鐵(tiě)吸器(qì)1套(tào)，光電(diàn)門2個） 1套(tào)
3接(jiē)架(jià)網(wǎng) 1件
4 鋼 2個
5 重錘 1件(jiàn)
6 備(bèi)用(yòng)聚光電(diàn)珠(zhū) 4隻
7 DP-LG-1型(xíng)配：架(jià)腿附件限製螺釘
；DP-LG-2型配(pèi)：附件盒
（內含(hán)鑄(zhù)鐵(tiě)架(jià)腳3件(jiàn)，M6內六角(jiǎo)螺釘6個(gè)，內六(liù)角(jiǎo)搬手1件(jiàn)，調(tiáo)節(jié)螺(luó)栓(shuān)3個） 1件 1盒
8 說(shuō)明(míng)書 1份
9 合格證 1份(fèn)

2.