In互te联rne网t+He健al康th打点计时器测重力加速度实验的偏差剖析—___——————————_里皇墨!!!室皇竺二三空!兰【摘要】本文剖析了打点计时器测重力加速度实验中，造成测得的重力加速度总高于实际值的四种阻力：纸带和打点计时器间的磨擦、针头和纸带的磨擦、空气阻力和纸带速率突变的阻力。通过实验、理论剖析和估算比对，证明了本文理论剖析的正确性【关键词】打点计时器重力加速度阻力一、课题背景1．1打点计时器测重力加速度实验打点计时器测重力加速度实验所使用的器材有：铁架台、电磁打点计时器(不能使用电火花打点计时器)、纸带、不锈钢制圆锥形重物(即钩码)、频率为50Hz的交流稳压电源打点纸带求加速度公式，接中学实验室用的市电。图l打点计时器测重力加速度实验实验仪器安装如图1所示，电磁打点计时器与中学实验室的两相220V交流电源相接，将厘清的平直纸带装入打点计时器中，先接通电源开关，在纸带底端打出圆点，再释放纸带，使其与重物一齐下落并打点。测出纸带上个别点之间的距离，根据一个条形点的中点到另一个条形点的中点来记录检测值。用公式n=筹可以算出a值作为重力加速度的恐怕。式中△L是连续两段点问距之差，T是打点计时器的打点周期。
1．2课题引入打点计时器测加速度实验是中学阶段的一个精典实验，用于检测当地的重力加速度。该实验在不同的时间、不同的地点打点纸带求加速度公式，测出的重力加速度都略有区别，因而告诉我们，重力加速度似乎在小学范围内被觉得是常数，但实际上并非这么。并且大量实验表明，测出的重力加速度a常常高于理论值g=9．81m／s2j本文将剖析导致g-a>0的定量诱因。二、阻力诱因剖析2．1纸带与打点计时器间的磨擦图2纸带与打点计时器间的磨擦示意图纸带与打点计时器间形成磨擦的原理如图2所示。考虑到竖直部份的纸带与下边挂的钩码相比，质量很小，我们只，，考虑水平部份纸带的质量In，，而觉得竖直部份纸带的质量m：=0。记纸带质量为IIlD，整条纸带所受的力有：(1)来自钩码的，向上的拉力T．(2)来自打点计时器的，向下的支持力N；(3)向左的磨擦力f；(4)来自打点计时器的，往右的支持力K；(5)水平部份纸带的重力m．g。水平部份纸带在水平方向上的加速度就等于钩码增长的真实加速度a，故K—f=mla；竖直方向上，竖直部份纸带似乎有向上的加速度a1-a，但因为忽视了竖直部份的纸带质量，合外力in2al-0，故N=T+m】g；下边考虑钩码遭到的外力——重力和竖直向下的拉力T。
依据牛顿第二定理有．mg—T=ma，用该式算出的a比g要小，指的是纸带下落的真实加速度，也就是用打点计时器测出的加速度，m是钩码质量。再用到动磨擦质数的定义f_斗N，联立得：厂K—f：mln{羔jT?1口j厂：p吡一口)¨mat。mlg1m辟一=。』一p”‘Ⅷ一“，’L。厂：pⅣ注意到纸带在打点计时器底部的质量m。随时间的降低而降低，且因为钩码做匀加速运动，m，随时间的变化应是开口向上的抛物线方式，所以支持力N、摩擦力f也都随时间的降低而降低，大致变化趋势呈图3。这儿的f就是笔记本小节关注的目标“纸带与打点计时器间的磨擦”。图3实验过程中支持力N、摩擦力f随时间的变化示意图2．2打点计时器针筒和纸的磨擦图4打点计时器针筒与纸带的磨擦，示意图我们用图4来说明打点计时器针筒是怎样与纸带磨擦的。我们觉得打点计时器针筒每次与纸带都是“瞬间”接触，故可以将打点计时器针筒与纸带每次的接触时间T。内重物227万方数据