打点计时器研究自由落体运动

实验目的

用打点计时器研究重物的下落运动，判断运动性质并测出重力加速度。

实验原理

频率50 Hz时，打点周期T=0.02 s。重物做匀加速直线运动时，相邻相等时间内的位移差为常量，即 Δx=gT²，由此可求 g。也可用中间时刻的瞬时速度等于平均速度求各点速度，作v-t图线，斜率即为g。

实验器材

• 打点计时器
• 交流电源（电磁式用低压交流，电火花式用220V交流）
• 铁架台
• 重物（重锤）
• 纸带
• 夹子
• 刻度尺

实验步骤

1. 把打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电源。
2. 纸带穿过限位孔，下端用夹子夹住重物。
3. 手提纸带上端，让重物靠近打点计时器，保持纸带竖直。
4. 先接通电源，待打点稳定后再松手让重物下落。
5. 取下纸带，选取点迹清晰的一段，标出计数点。
6. 测出各点间距，计算位移差或各点速度，求出g。

实验现象与结论

纸带上的点从起始端到末端越来越疏，相邻点的位移差近似相等，约为 gT²≈3.9 mm，说明重物做匀加速直线运动。测得g约为9.8 m/s²，结果常略偏小，原因是摩擦和空气阻力。

注意事项

• 重物下方放软垫，防止砸坏桌面或脚。
• 铁架台要固定牢固，避免倾倒。
• 使用220V的电火花计时器时注意用电安全。

常见问题

为什么要先接通电源再释放纸带？

打点计时器需要先稳定工作，先放纸带会使开头的点很少，甚至漏打点。

测得的g为什么常比9.8偏小？

纸带与限位孔有摩擦，重物还受空气阻力，使下落加速度略小于g。