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今天,做了一个非常有意思的实验,运用自由落体测量重力加速度。首先,复习一下自由落体,直接看课本:
由图片中心公式可知:如果你测出高度h、下落时间t,就可以测出重力加速度。但是这个时间很难测定,非常小。除非你高度很高那样时间就会稍微长点,才有利于测量。但是,今天我们找到了一个可以精确测量这个时间的仪器——手机。对,就是手机,不仅可以刷抖音,聊微信,手机还可以进行科学实验。
话不多说,实验过程:打开手机软件:phyphox,这个程序里面有个声学秒表。如图:
声学秒表可以获得两个声音事件间的时间。于是,我设计这样的实验:
使铁球静止放在尺子上,然后敲击尺子会发出第一声响声,开始计时。同时小球没有尺子支撑,将会做自由落体运动。当小球落到地面时会发出第二次响声,此时手机计时结束。这样在手机上就会显示出,两次声响间的时间间隔。我一共做了三次实验,三次实验小球都是从同一高度下落的:0.781米。三次实验得到的时间间隔为:0.400秒、0.400秒、0.405秒。取三次实验的平均值:0.40166666667秒。然后代入公式,可以求出当地重力加速度:9.681米每二次方秒。
当我看到结果后,还不是那么兴奋,因为和我想的结果还是有点偏差的,于是,我想出了怎么对实验进行修正,小球与地面撞击的声音要传到手机也还是需要一点时间的,这段时间:我用高度0.781米除以声速340米每秒可以得到:0.0022970588秒。最后可以得出修正以后的时间应该用原来的时间减去这个值,最后得到小球下落时间为:0.3993696秒。
最后带公式可得所测量的重力加速度为:9.793344米每二次方秒,从网上可以知道景德镇当地重力加速度为9.7920。这个结果非常准确,使我兴奋了一晚上。
下面是网上找到的全国各地区重力加速度值。
三次测量的数据图以及小球下落高度的测量图:
实验反思:通过生活中常见的物品,精准的测量了重力加速度,达到了简而优的实验效果。而且此方法易于推广,能够激发学生对物理的学习兴趣。
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