在刚体实验中,保证加速度远小于重力加速度的核心方法是控制砝码质量足够小,并通过实验设计减小摩擦力和系统误差。 关键操作包括:使用轻质砝码(如几克至几十克)、保持绕线半径适中、确保滑轮转动灵活,并通过多次测量取平均值以验证的条件是否满足。
-
减小砝码质量:根据刚体转动定律,当极小时,张力趋近于,从而的影响可忽略。实验中通常选择为塔轮质量的1/10以下,例如用5g砝码替代50g砝码,使降至的1%量级。
-
优化绕线半径:通过公式可知,过大会增大。实验中需选取适中的塔轮半径(如1-3cm),并确保细线密排以避免重叠导致的实际值偏大。
-
降低摩擦力矩:润滑转动轴、锁紧固定螺丝以减少晃动,并保持同一组实验中恒定。若不可忽略,需通过修正公式消除其影响。
-
验证:测量砝码下落时间,计算并与对比。若即满足条件,否则需进一步减小或检查系统误差。
总结:实验中需综合调整、和,并通过数据验证确保理论近似成立。若未达要求,优先检查砝码质量是否过大或摩擦力是否干扰测量。**