[发明专利]一种利用手机感光模块测量重力加速度的方法

说明书

本发明提供了一种利用手机感光模块测量重力加速度的方法，属于物理实验方法技术领域。电磁铁的开关断开，金属摆球处于自由下垂状态，设置手机感光模块位于金属摆球正下方，保持手机位置不变；电磁铁的开关闭合，电磁铁对金属摆球产生磁吸力，金属摆球被磁吸至电磁铁处，再断开电磁铁的开关；打开手机中安装好的phyphox软件，打开phyphox软件中的感光模块采集光照度数据；利用感光模块采集到的光照度数据图形，导出光照度数据，得到单摆振动的周期T；从而计算当地的重力加速度。本发明具有精度高等优点。

技术领域

本发明属于物理实验方法技术领域，涉及一种利用手机感光模块测量重力加速度的方法。

背景技术

在大学物理实验中，单摆测量重力加速度是一个重要的教学内容。当前单摆测量重力加速度经典的实验装置是金属摆球通过摆线固定在支架上进行小幅度摆动。利用米尺测量出摆线长度l′，利用游标卡尺测量出金属摆球的直径r，则可计算出摆长l＝l′+r/2。利用秒表测量单摆做多次摆动所用的时间，计算出摆动一次的时间即为单摆的周期T，由公式可计算出当地的重力加速度 g的值。

单摆测量重力加速度经典实验装置的误差之一主要来自单摆周期的测量上。要注意测准时间，要从金属摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒数计数计时的方法，不能漏计或多计摆动次数。单摆周期的测量受人工计时和实验者对平衡位置判断的影响，测量周期和时间的准确度不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种利用手机感光模块测量重力加速度的方法，本发明所要解决的技术问题是如何方便、精确地测量单摆周期，从而提高测量的精度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种利用手机感光模块测量重力加速度的方法，其特征在于：包括一测量工具，所述测量工具包括底座、支撑杆一、支撑杆二、电磁铁、顶座、线状光源、摆线、金属摆球和感光模块；

所述支撑杆一和支撑杆二竖直连接在顶座和底座之间，所述顶座位于底座上方；

所述电磁铁安装在支撑杆一的内测，即靠近金属摆球的一侧，所述电磁铁的线圈串联有供电电源和开关，可通过开关控制电磁铁的导通和断开；

所述线状光源安装在所述顶座的下侧，用来为所述金属摆球提供均匀环境光；

所述摆线上端连接在所述顶座中心处，所述摆线下端与所述金属摆球连接；

所述金属摆球处于自由下垂状态时，所述感光模块位于所述金属摆球正下方；

重力加速度的测量方法包括以下步骤：

A、用米尺所述测量摆线的长度l′，用游标卡尺测量所述金属摆球的直径r，计算出摆长l＝l′+r/2；

B、所述电磁铁的开关断开，电磁铁对所述金属摆球无磁吸力，所述金属摆球处于自由下垂状态，设置手机感光模块位于所述金属摆球正下方，保持手机位置不变；

C、所述电磁铁的开关闭合，电磁铁对所述金属摆球产生磁吸力，所述金属摆球被磁吸至所述电磁铁处，再断开所述电磁铁的开关，所述金属摆球开始摆动，并做单摆振动；

D、打开所述手机中安装好的所述phyphox软件，打开所述 phyphox软件中的所述感光模块采集光照度数据；

E、利用所述感光模块采集到的光照度数据图形，导出所述光照度数据，得到所述单摆振动的周期T；

F、将所述摆长l和所述周期T代入到公式即可计算出当地的重力加速度g的值。

需要说明的是，所述感光模块的具体载体为：将手机置于底座上，手机内安装有phyphox软件，利用的是phyphox软件中的感光模块；为使实验效果更好，金属摆球的直径应大于手机感光模块的直径，金属摆球的直径大于手机上感光模块的感应区的物理直径。