利用旋轉(zhuǎn)液體測定重力加速度_第1頁
利用旋轉(zhuǎn)液體測定重力加速度_第2頁
利用旋轉(zhuǎn)液體測定重力加速度_第3頁
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文檔簡介

1、利用旋轉(zhuǎn)液體測定重力加速度及焦距實驗?zāi)康难芯啃D(zhuǎn)液體表面形狀,并由此求出重力加速度；將旋轉(zhuǎn)液體看作光學(xué)成像系統(tǒng)，探求焦距與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。實驗儀器 甘油， 旋轉(zhuǎn)液體物理特性測量儀，氣泡式水平儀，直尺。實驗原理當(dāng)一個盛有液體的圓柱形容器繞其圓柱面的對稱軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動時( 為液面的最低處與容器底部接觸時的角速度)，液體的表面將成為拋物面, 拋物面方程為： ，其頂點在，焦點在F(0,)。入射光平行于該曲面對稱軸（光軸）時，反射光將全部匯聚于F點，如圖2所示。 圖1. 實驗裝置圖 圖2. 容器繞對稱軸勻速轉(zhuǎn)動示意圖對液面上的一個質(zhì)元, 如圖3所示。 圖3 質(zhì)元受力示意圖當(dāng)其處于平衡時有: 故液面的形狀

2、可表示為 因而 式中y0是在x=0時的高度.設(shè)拋物面上一點（x0,h0） (1)由于液體的體積不變，則 y0= (2)由方程（1），（2）可得 (3)由（3）式可知液面在x0處的高度是恒定的。將激光垂直照射x=x0處液面，在屏上讀出反射光點與入射光點的距離。入射角為 ，反射角為，入射光線與反射光線的夾角為2，則 。實驗內(nèi)容1 利用氣泡式水平儀將屏幕、轉(zhuǎn)盤調(diào)至水平位置。2 測出3 逐漸改變轉(zhuǎn)動角速度，待液體處于平衡態(tài)時，將激光垂直照射x=x0處液面，在屏上讀出反射光點與入射光點的距離。4 作出圖，利用最小二乘法求出（）。5 調(diào)節(jié)激光筆使光束垂直入射至容器的中心，光束與屏幕交于點P，P點與容器的中心連線即為光軸。6 調(diào)節(jié)角速度，使焦點位于屏幕上，測量角速度和屏幕與轉(zhuǎn)臺間的距離H 。7 對不同的H值重復(fù)上述步驟。8 測出h0, 旋轉(zhuǎn)液體系統(tǒng)的焦距可近似認為，設(shè)，將與作最小二乘法直線擬合，求出m的值。 注意事項1. 不要直視激光束,也不要直視經(jīng)準(zhǔn)鏡面反射后的激光束.2. 實驗過程中,將在屏幕上觀察到幾個光斑,它們分別對應(yīng)于空氣、液體、屏幕和杯子之間的折射和反射而形成的不同光路，注意確保測量對象是實驗所要求的光

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