用光電門和數字計時器測量自由落體的重力加速度

　　【目的和要求】

　　測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），鐵質小球（直徑2－2．5厘米），數字計時器（J0201－1型），光電門2個，直尺或鋼卷尺，學生電源（J1202型或J1202－1型），電磁鐵。

　　【實驗方法】

　　1．按圖2．21－1將光電門A、B和電磁鐵安裝在支架上，調整它們的位置使三者在一條豎直線內。當電磁鐵斷電釋放小球后，小球能順利通過兩個光電門。

　　2．將數字計時器通電并調整光電門，當光電門A光路被瞬間切斷時，即開始計時；當光電門B的光路被瞬間切斷時，則停止計時。再接通電磁鐵電源吸住小球，開始實驗。切斷電磁鐵電源，小球落下。此時計時器顯示的時間即為小球做自由落體運動通過兩光電門A、B的時間Δt，實驗連續做三次，然后取平均值。

　　3．用直尺測出從小球開始下落的位置到兩個光電門中心的距離h1、h2，由公式就可算出所測的重力加速度。

　　【注意事項】

　　1．用電磁鐵釋放小球的缺點是，當切斷電流后，電磁鐵的磁性消失需要一時間，鐵球與電磁鐵鐵心可能有一些剩磁，都會使下落時間較實際值大，引起誤差。因此，上面介紹的方法是測定小球通過兩光電門之間距離所用的時間。避免了測定小球開始下落的時刻，這樣就消除了上述誤差。

　　2．測量小球從開始下落的位置到兩個光電門中心的距離h1、h2，應該是從小球下部球表面到兩個光電門中心的距離。而不是小球中心到光電門中心的距離，因為光電門在小球下表面隔斷光線時就立即開始計時。為了提高精度，光電門的光束應該調得較細，并適當增大兩光電門A、B間的距離，使時間測量的相對誤差減小。