用光电门和数字计时器测量自由落体的重力加速度

【目的和要求】

　　测定自由落体的重力加速度。

【仪器和器材】

　　物理支架（J1101型）或方座支架（J1102型），铁质小球（直径2－2．5厘米），数字计时器（J0201－1型），光电门2个，直尺或钢卷尺，学生电源（J1202型或J1202－1型），电磁铁。

【实验方法】

　　1．按图2．21－1将光电门A、B和电磁铁安装在支架上，调整它们的位置使三者在一条竖直线内。当电磁铁断电释放小球后，小球能顺利通过两个光电门。

　　2．将数字计时器通电并调整光电门，当光电门A光路被瞬间切断时，即开始计时；当光电门B的光路被瞬间切断时，则停止计时。再接通电磁铁电源吸住小球，开始实验。切断电磁铁电源，小球落下。此时计时器显示的时间即为小球做自由落体运动通过两光电门A、B的时间Δt，实验连续做三次，然后取平均值。

　　3．用直尺测出从小球开始下落的位置到两个光电门中心的距离h₁、h₂，由公式，得

　　由此就可算出所测的重力加速度。

【注意事项】

　　1．用电磁铁释放小球的缺点是，当切断电流后，电磁铁的磁性消失需要一时间，铁球与电磁铁铁心可能有一些剩磁，都会使下落时间较实际值大，引起误差。因此，上面介绍的方法是测定小球通过两光电门之间距离所用的时间。避免了测定小球开始下落的时刻，这样就消除了上述误差。

　　2．测量小球从开始下落的位置到两个光电门中心的距离h₁、h₂，应该是从小球下部球表面到两个光电门中心的距离。而不是小球中心到光电门中心的距离，因为光电门在小球下表面隔断光线时就立即开始计时。为了提高精度，光电门的光束应该调得较细，并适当增大两光电门A、B间的距离，使时间测量的相对误差减小。