[发明专利]一种利用圆锥摆测量重力加速度方法

摘要

一种利用圆锥摆测量重力加速度方法涉及物理参数的测定领域，圆锥摆是重力加速度测量的一个独立分支。技术方案是：单摆的摆线长度为L，摆球的半径为r，摆球有一个圆形通孔，摆球内有纽扣电池和一个发光二极管，单摆静止时，单摆的下端接触刻度盘的圆心，刻度盘的直径或半径标注有毫米刻度尺，刻度线采用荧光物质绘制；电机带动其转轴以匀角速度ω转动，从光点在毫米刻度尺的荧光位置读出光点到圆心的距离s，此时tgθ=s/(L+2r)，测量摆球摆动周期T；重力加速度g=(2pi/T)²*(L+r)*cosθ，其中pi=3.1415926。有益效果是：提出重力加速度测量的一种新方法；引导学生认识某些误差；电机驱使保证以恒定速度稳定运行；单摆的周期公式要求摆角在5度之内，本发明无此要求。

主权项

一种利用圆锥摆测量重力加速度方法，其特征是：在转轴的底部中心悬挂一个单摆，单摆的摆线长度为L，摆球的半径为r，即单摆的摆长为L+r，摆线所在的摆球的直径方向、与摆线相对的另一端有一个直径1mm的圆形通孔，摆球内有纽扣电池和一个发光二极管，发光二极管的光线通过圆形通孔射出、其传播方向与摆线在一条直线上；转轴的顶部有一个水平泡、电机有水平调节调节装置，调节使转轴上端面水平，也就是通过调节使转轴竖直；单摆静止时，单摆的下端接触刻度盘的圆心，刻度盘表面固定一个水平泡，刻度盘的底座有水平调节螺钉、其支撑柱有高度调节螺纹，通过调整水平调节螺钉使刻度盘水平，刻度盘标注相交的两条直径，其中一条直径或者两条直径或者其中一条半径标注有毫米刻度尺，毫米刻度尺的刻度线采用荧光物质绘制；一个电机带动其转轴以匀角速度ω转动，电机的转动速度能够调节，在电机的转轴转速稳定时，等待单摆的摆球处于稳定的圆锥摆状态时，从光点在毫米刻度尺的荧光位置读出光点到圆心的距离s，此时tgθ=s/(L+2r)，L’cosθ=(L+r)*cosθ；为减少摆球受到空气阻力对测量结果的影响，仪器做进一步改进，高度调节装置的高度调节螺纹的外螺纹所在的柱子上有毫米刻度、连接刻度盘的内螺纹所在的套筒上有一圈刻度，柱子的刻度和套筒的一圈刻度组成一个螺旋测微仪，升高刻度盘使刻度盘接近摆球，然后在毫米刻度尺的荧光位置读出光点到圆心的距离s，从螺旋测微仪读出上升的高度h，此时tgθ=s/(L+2r‑h)；从其中一个半径位置的刻度尺出现荧光时启动秒表、等待n个周期后停止秒表，读出时间t，则摆动周期T=t/n；从而重力加速度g=(2pi/T)²*(L+r)*cosθ，其中pi=3.1415926。