北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品: 手持式鋼化玻璃測(cè)平儀,乳品雜質(zhì)度過(guò)濾機(jī),不銹鋼溶液過(guò)濾器,全自動(dòng)萃取儀,電話鈴聲放大器,電動(dòng)倒角器 |
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更新時(shí)間:2021-07-01 14:42:34瀏覽次數(shù):299
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電壓 | 6VV |
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重力加速度測(cè)量?jī)x 型號(hào):LG-2
利用自由落體(條形物體)測(cè)定重力加速度,比球體測(cè)量準(zhǔn)確.方便.配有數(shù)字毫秒計(jì),五位半數(shù)顯.
1 概述
自由落體實(shí)驗(yàn)儀是基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器,利用自由落體實(shí)驗(yàn)儀可進(jìn)行定性觀測(cè)和定量研究物體在自由落體狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從而達(dá)到教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的目的。
重力加速度測(cè)量?jī)x
LG-2型為:主體高度1.6m,鑄鐵腿三腳支架,底座穩(wěn)固,抗震動(dòng)好,利于實(shí)驗(yàn)室擺放操作。
從教學(xué)使用出發(fā),LG-2型為:主體高度1.2m,便攜式三腳支架,底座輕巧,便于移動(dòng),利于課堂演示教學(xué)。
以上兩種自由落體實(shí)驗(yàn)儀均可與J0201-G-2型計(jì)時(shí)器, J0201-CC存貯式計(jì)時(shí)器,J0201-CHJ存貯式數(shù)字毫秒計(jì),J0416-2型多用大屏幕數(shù)字顯示測(cè)試儀配合使用,適用于中學(xué)進(jìn)行物理教學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)或分組實(shí)驗(yàn)。
本儀器還可以與J02015-2型簡(jiǎn)易頻閃光源和照相機(jī)同步配合使用,用頻閃照像法研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
2 技術(shù)性能
2.1 儀器總高 : LG-1型≥1.2m ; LG-2型≥1.6m
2.2 實(shí)驗(yàn)有效高度 : xe77FT-LG-1型≥1.0m ;xe77FT-LG-2型≥1.4m
2.3 電磁鐵電源 : DC6V
2.4 鋼球直徑 : 18mm
2.5 g值實(shí)驗(yàn)相對(duì)誤差 : ≤ 2%
3 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
3.1 見(jiàn)圖一。儀器由帶有標(biāo)尺的鋁合金型材為主體,頂端裝有電磁鐵吸球器,中間裝有兩個(gè)可任意移動(dòng)的光電門(mén)光電傳感器,下端裝有接球架網(wǎng),立柱下端固定在可調(diào)節(jié)的三腳支架上。
3.2 鋼球的起始位置由電磁鐵的固定支架端板的下端“ ”形的下邊沿作為位置指針,能方便地調(diào)節(jié)確定鋼球自由下落的起始刻度基準(zhǔn)。
3.3 立柱上端裝有電磁鐵吸球器,當(dāng)電磁鐵線圈接通直流6V電源時(shí),電磁鐵吸住鋼球,切斷電源時(shí),鋼球下落作自由落體運(yùn)動(dòng)。電磁鐵的支架上還裝有兩個(gè)接線柱,可以與頻閃光源的同步輸入開(kāi)關(guān)及學(xué)生實(shí)驗(yàn)電源直流6V相連接用于頻閃照相實(shí)驗(yàn)用。(注:原接電纜的接線端子可卸下不用)
3.4 兩個(gè)光電門(mén)由小型聚光電珠和光敏接收管組成。兩個(gè)光電門(mén)可以上下任意移動(dòng),在立柱上的位置由光電門(mén)支架的凹型槽底邊所對(duì)標(biāo)尺的刻度決定。
3.5 主體立柱固定在三腳支架上,利用三腳支架上的調(diào)節(jié)螺栓,配合重錘線可方便地調(diào)節(jié)立柱與地面的垂直度。
3.6 LG-2型≥1.5m型的底座和三腳支架為鑄鐵腿,增加了儀器的穩(wěn)固性,提高了儀器的抗震性能,有利于提高實(shí)驗(yàn)精度。鑄鐵式三腳支架是可拆卸的,便于運(yùn)輸和貯存。(見(jiàn)圖二)
LG-1型≥1.5m型的三腳支架為便攜式,將儀器提起時(shí)它可以靠自重自動(dòng)收攏,便于搬動(dòng)和運(yùn)輸,實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保持調(diào)好的垂直度,可以用儀器配備的架腿附件限位螺釘鎖住。
4 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
4.1 整機(jī)組裝:
(1) LG-2型:將三個(gè)鑄鐵架腿用M6內(nèi)六角螺釘緊固在底盤(pán)上,(內(nèi)六角搬手在附件盒內(nèi)),三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘分別裝在架腿上(見(jiàn)圖二)。
(2) LG-1型:先將架腿附件調(diào)節(jié)螺釘裝入架腿底部的M10螺孔中,以備后用。
(3)將電磁鐵吸球器,兩個(gè)光電門(mén)及接球架按圖一所示用鎖緊螺釘固定在主體上,將四芯插頭插入計(jì)時(shí)器標(biāo)有“自由落體”的四芯插座上,接通J0201-G-2計(jì)時(shí)器電源,計(jì)時(shí)器顯示“0.00ms”,說(shuō)明兩個(gè)光電門(mén)工作正常。
4.2 將電磁鐵吸球器,調(diào)節(jié)到刻度尺0點(diǎn)處,使鋼球自由下落的起始位置為0cm。
4.3 調(diào)垂直度:將儀器所配的重錘懸掛在電磁鐵吸球器的鐵芯中心孔上,將兩個(gè)光電門(mén)分別置于立柱的中、下端處,細(xì)心調(diào)節(jié)三腳支架上的調(diào)節(jié)螺栓,使重錘線處于兩個(gè)光電門(mén)的
正中。從主體正面觀察時(shí)重錘線應(yīng)與光電門(mén)中間的凹形槽處白線重合,從主體側(cè)面觀察重錘線應(yīng)與光電門(mén)兩側(cè)白線重合,即認(rèn)為重錘線正好處于光電門(mén)的中心處,儀器的垂直度調(diào)好后,將重錘線取下,就可以做實(shí)驗(yàn)了。
5 實(shí)驗(yàn)
以下實(shí)驗(yàn)均按選配J0201-G-2自由落體智能計(jì)時(shí)器為例。
5.1 實(shí)驗(yàn)一:驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
(1)實(shí)驗(yàn)原理:初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)其公式
(1)
如果物體下落的時(shí)間取:t1:t2:t3=1:2:3,則下落的距離就會(huì)得出:h1:h2:h3=1:4:9。
(2)實(shí)驗(yàn)操作:儀器與計(jì)時(shí)器連接好,接通計(jì)時(shí)器電源,將計(jì)時(shí)器的電磁鐵開(kāi)關(guān)撥到“吸”位置上,電磁鐵通電,將鋼球吸住,(注意鋼球應(yīng)吸在電磁鐵的中心處)。同步開(kāi)關(guān)撥到“放”位置時(shí),切斷電磁鐵電源,鋼球自由下落,計(jì)時(shí)器同步計(jì)時(shí),當(dāng)鋼球通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)后計(jì)時(shí)器自動(dòng)停止計(jì)時(shí),并循環(huán)顯示出鋼球下落的時(shí)間t。
實(shí)驗(yàn)中,依次移動(dòng)光電門(mén),使光電門(mén)的中部凹形槽底邊對(duì)準(zhǔn)立柱標(biāo)尺的10cm,40cm,90cm處,分別測(cè)出下落的時(shí)間t1、t2、t3,每個(gè)時(shí)間測(cè)五次取平均值。如果可以得到h1:h2:h3=1:4:9對(duì)應(yīng)的下落時(shí)間t1:t2:t3=1:2:3的關(guān)系,驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
5.2 實(shí)驗(yàn)二:測(cè)量重力加速度g值。
(1) 實(shí)驗(yàn)原理:根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)公式(1)h=gt2/2可以得到
(2)
只要測(cè)出物體下落的距離h和對(duì)應(yīng)的下落時(shí)間t,就可以計(jì)算出重力加速度g值來(lái)。
(2)實(shí)驗(yàn)操作:將光電門(mén)移至標(biāo)尺100cm處,實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程同實(shí)驗(yàn)一,分別測(cè)量五次,取平均值,將所測(cè)量的數(shù)據(jù)代入公式(2),即可求出重力加速度g值。
這種實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、方便,但測(cè)得的重力加速度g值一般誤差較大。原因:
a). h的精確測(cè)量有困難,h的起始點(diǎn)為鋼球的直徑下沿,但當(dāng)鋼球通過(guò)光電門(mén)時(shí),不一定正好是鋼球的直徑下沿,很可能偏離一些,帶來(lái)一定的△h誤差。
b). 由于電磁鐵斷電的瞬間,電磁鐵有剩磁,鋼球滯后下落,這就造成了時(shí)間測(cè)量上的誤差。
5.3 實(shí)驗(yàn)三:初速度不為零且相等的自由落體實(shí)驗(yàn)法,測(cè)量g值。
(1)實(shí)驗(yàn)原理:為了減少電磁鐵剩磁和h測(cè)量的誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)精度帶來(lái)的影響,采用初速度不為零的自由落體運(yùn)動(dòng),其公式h=V0t+gt2/2,見(jiàn)圖三。將兩個(gè)光電門(mén)分別置于A,B兩點(diǎn)處,鋼球從零點(diǎn)開(kāi)始自由下落,設(shè)到達(dá)A點(diǎn)的速度為V0,再經(jīng)過(guò)時(shí)間t1后,鋼球到達(dá)B點(diǎn),AB兩點(diǎn)間的距離為h1,則有:
h1=V0t1+gt12/2 (3)
將光電門(mén)B下移一段距離至B’點(diǎn),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。設(shè)鋼球從A點(diǎn)經(jīng)過(guò)時(shí)間t2到達(dá)B’點(diǎn),AB’兩點(diǎn)間距離為h2,則有:
h1=V0t2+gt22/2 (4)
圖三
將式(4)×t1,式(3)×t2,兩式相減得:
h2t1-h1t2=g(t22t1-t12t2)/2
g=2(h2/t2-h1/t1)/(t2-t1) (5)
實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差計(jì)算公式為:δ=│g標(biāo)-g測(cè)│/g標(biāo)x100%…………… (6)
重力加速度的理論值g=980.094cm/s2
這樣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比實(shí)驗(yàn)二精確的多,與標(biāo)準(zhǔn)重力加速度的相對(duì)誤差可做到≤1%。
5.3.2 實(shí)驗(yàn)操作
儀器與計(jì)時(shí)器連接好,調(diào)整好,將二個(gè)光電門(mén)分別移到40cm,80cm標(biāo)尺刻度處,接通計(jì)時(shí)器電源,將同步開(kāi)關(guān)撥到“吸”位置上,電磁鐵通電,將鋼球吸住,按清零鍵使屏幕顯示“0.00”。將同步開(kāi)關(guān)撥到“放”位置上,鋼球自由下落通過(guò)兩個(gè)光電門(mén),計(jì)時(shí)器自動(dòng)顯示出鋼球通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)40cm~80cm的的間隔時(shí)間t2-t1為(5)式中的t1,重復(fù)做五次實(shí)驗(yàn),取其平均值。再將下端處的光電門(mén)移到100cm處,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),取t2平均值。全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入公式(5),可計(jì)算出g的測(cè)量值,代入公式(6)求出相對(duì)誤差。
5.4 實(shí)驗(yàn)四:
與頻閃光源,照相機(jī),學(xué)生實(shí)驗(yàn)電源和黑布幕配合做自由落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照像,具體的實(shí)驗(yàn)方法可參照J(rèn)02015-2簡(jiǎn)易頻閃光源的使用說(shuō)明書(shū)。將沖洗好的底片用投影儀投射到墻上,用直尺(或盒尺)分別測(cè)量出鋼球在各段相等的時(shí)間內(nèi)下落的位移,h1、h2、h3…hn,如果能驗(yàn)證在各段相等的時(shí)間內(nèi)位移的增加量△h=h2-h1=h3-h2=……=hn-hn-1都相等,則可判斷、驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)。并且從影像上可以直觀形象地觀察到鋼球自由下落的運(yùn)動(dòng)軌跡。
6 注意事項(xiàng)
6.1 嚴(yán)禁帶電進(jìn)行光電門(mén)接口的插、拔操作,以免造成儀器損壞。
6.2 電磁鐵吸球器電源的+(紅色接線柱)、-(黑色),不能反接,以免造成儀器損壞。
6.3 作自由落體實(shí)驗(yàn)的高度一般應(yīng)>0.1m。因?yàn)?,高度越小幾何尺寸的絕對(duì)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響越大。
7 裝箱清單:
部件名 數(shù)量
1 主體 1200mm(1600mm),內(nèi)含(垂直調(diào)節(jié)螺栓3只,固定螺釘、螺母8套) 1套
2 自由落體插頭及電纜線,內(nèi)含(電磁鐵吸球器1套,光電門(mén)2個(gè)) 1套
3接球架網(wǎng) 1件
4 鋼球 2個(gè)
5 重錘 1件
6 備用聚光電珠 4只
7 LG-1型配:架腿附件限制螺釘; LG-2型配:附件盒
(內(nèi)含鑄鐵架腳3件,M6內(nèi)六角螺釘6個(gè),內(nèi)六角搬手1件,調(diào)節(jié)螺栓3個(gè)) 1件 1盒
8 說(shuō)明書(shū) 1份
9 合格證 1份