用光電門(mén)和數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)量自由落體的重力加速度

　　【目的和要求】

　　測(cè)定自由落體的重力加速度。

　　【儀器和器材】

　　物理支架（J1101型）或方座支架（J1102型），鐵質(zhì)小球（直徑2－2．5厘米），數(shù)字計(jì)時(shí)器（J0201－1型），光電門(mén)2個(gè)，直尺或鋼卷尺，學(xué)生電源（J1202型或J1202－1型），電磁鐵。

　　【實(shí)驗(yàn)方法】

　　1．按圖2．21－1將光電門(mén)A、B和電磁鐵安裝在支架上，調(diào)整它們的位置使三者在一條豎直線內(nèi)。當(dāng)電磁鐵斷電釋放小球后，小球能順利通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)。

　　2．將數(shù)字計(jì)時(shí)器通電并調(diào)整光電門(mén)，當(dāng)光電門(mén)A光路被瞬間切斷時(shí)，即開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)光電門(mén)B的光路被瞬間切斷時(shí)，則停止計(jì)時(shí)。再接通電磁鐵電源吸住小球，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。切斷電磁鐵電源，小球落下。此時(shí)計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間即為小球做自由落體運(yùn)動(dòng)通過(guò)兩光電門(mén)A、B的時(shí)間Δt，實(shí)驗(yàn)連續(xù)做三次，然后取平均值。

　　3．用直尺測(cè)出從小球開(kāi)始下落的位置到兩個(gè)光電門(mén)中心的距離h1、h2，由公式就可算出所測(cè)的重力加速度。

　　【注意事項(xiàng)】

　　1．用電磁鐵釋放小球的缺點(diǎn)是，當(dāng)切斷電流后，電磁鐵的磁性消失需要一時(shí)間，鐵球與電磁鐵鐵心可能有一些剩磁，都會(huì)使下落時(shí)間較實(shí)際值大，引起誤差。因此，上面介紹的方法是測(cè)定小球通過(guò)兩光電門(mén)之間距離所用的時(shí)間。避免了測(cè)定小球開(kāi)始下落的時(shí)刻，這樣就消除了上述誤差。

　　2．測(cè)量小球從開(kāi)始下落的位置到兩個(gè)光電門(mén)中心的距離h1、h2，應(yīng)該是從小球下部球表面到兩個(gè)光電門(mén)中心的距離。而不是小球中心到光電門(mén)中心的距離，因?yàn)楣怆婇T(mén)在小球下表面隔斷光線時(shí)就立即開(kāi)始計(jì)時(shí)。為了提高精度，光電門(mén)的光束應(yīng)該調(diào)得較細(xì)，并適當(dāng)增大兩光電門(mén)A、B間的距離，使時(shí)間測(cè)量的相對(duì)誤差減小。