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重力加速度测量方法的比较研究
作者：李本苍 魏生贤 李会
来源：《科技视界》2013年第35期
【摘 要】重力加速度是物理学中的一个重要的物理量。在地面不同的地区，重力加速度g 值有所不同。准确地确定重力加速度的量值，无论从理论上、科研上、还是生产及军事上都有极其重大的意义。本文在现有的实验室条件下，用平衡法、单摆法、复摆法及倾斜气垫导轨法对其进行对比测量研究。平衡法、单摆法、复摆法、倾斜气垫导轨法所得重力加速度分别为（9.623±0.013）m/s2、（9.609±0.500）m/s2、（9.704±0.010）m/s2、（9.712±0.030）m/s2。结果显示，复摆法的合成不确定度最小，倾斜气垫导轨法的结果与当地的重力加速度
（9.78995m/s2）最为接近，数据最为准确。就实验原理、操作难易程度、实验测试结果而言，倾斜气垫导轨法是测量重力加速度的最佳方法。
【关键词】重力加速度；平衡法；单摆法；复摆法；气垫导轨法
0 引言
重力加速度是物理学中重要的物理量之一。在地面上不同的地区，重力加速度g 值不相同，它是由物体所在地区的纬度、海拔等因素决定；随着地球纬度和海拔的变化而变化。一般来说，赤道附近重力加速度最小，南北两极附近重力加速度最大；地球表面重力加速度最大值与最小值之差约为1/300 [1]。准确测定重力加速度对于计量学、地球物理学、地震预报、重力探矿和空间科学都有着重要的意义。近年来，不同的研究者利用不同的测试方法对当地的重力加速度进行了测试研究。
李传亮探讨了利用单摆测定重力加速度的几点误区，完善了单摆测量重力加速度的实验，提高了实验数据的精度[2]。张海军对加速度的五种测试方法（用弹簧秤“秤”出g ，用刻度尺“量”出g ，用单摆“摆”出g ，用水“滴”出g ，用频闪照片“拍”出g 。）的基本原理进行了讨论
[3]。部分研究者改进了气垫导轨测试重力加速度的方法，减小了空气阻力引起的误差[4]，减小了摩擦阻力的影响[5]，提高了测量值的准确度[6]。刘汉臣等人利用加锤摆测量重力加速度的方法进行了讨论，导出了周期不变点的位置公式。并利用自制仪器对周期进行测试，结果与理论结果的误差小于0.7%[7]。章子旭等人对物理摆测试重力加速度进行了改进，提高了此方法的测量精度[8]。汉泽西等人对基于Matlab 软件利用多普勒效应测定重力加速度的方法进行了分析。实验表明，此法设施简单、操作简便、测量精度较高[9]。前人对重力加速度的研究大都基于某种测试方法的测试和方法的改进，各种方法测试结果的对比研究鲜见报道。本文将利用平衡法、单摆法、复摆法及倾斜气垫导轨法对重力加速度进行对比测量研究。以曲靖市麒麟区的重力加速度（9.78995m/s2[10]）为基准值，通过上述四种实验测试方法对此地区的重力加速度进行测量比较，给出最佳的测试方法。
1 实验原理难易程度对比
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重力加速度测量方法的比较研究
作者：李本苍 魏生贤 李会
来源：《科技视界》2013年第35期
【摘 要】重力加速度是物理学中的一个重要的物理量。在地面不同的地区，重力加速度g 值有所不同。准确地确定重力加速度的量值，无论从理论上、科研上、还是生产及军事上都有极其重大的意义。本文在现有的实验室条件下，用平衡法、单摆法、复摆法及倾斜气垫导轨法对其进行对比测量研究。平衡法、单摆法、复摆法、倾斜气垫导轨法所得重力加速度分别为（9.623±0.013）m/s2、（9.609±0.500）m/s2、（9.704±0.010）m/s2、（9.712±0.030）m/s2。结果显示，复摆法的合成不确定度最小，倾斜气垫导轨法的结果与当地的重力加速度
（9.78995m/s2）最为接近，数据最为准确。就实验原理、操作难易程度、实验测试结果而言，倾斜气垫导轨法是测量重力加速度的最佳方法。
【关键词】重力加速度；平衡法；单摆法；复摆法；气垫导轨法
0 引言
重力加速度是物理学中重要的物理量之一。在地面上不同的地区，重力加速度g 值不相同，它是由物体所在地区的纬度、海拔等因素决定；随着地球纬度和海拔的变化而变化。一般来说，赤道附近重力加速度最小，南北两极附近重力加速度最大；地球表面重力加速度最大值与最小值之差约为1/300 [1]。准确测定重力加速度对于计量学、地球物理学、地震预报、重力探矿和空间科学都有着重要的意义。近年来，不同的研究者利用不同的测试方法对当地的重力加速度进行了测试研究。
李传亮探讨了利用单摆测定重力加速度的几点误区，完善了单摆测量重力加速度的实验，提高了实验数据的精度[2]。张海军对加速度的五种测试方法（用弹簧秤“秤”出g ，用刻度尺“量”出g ，用单摆“摆”出g ，用水“滴”出g ，用频闪照片“拍”出g 。）的基本原理进行了讨论
[3]。部分研究者改进了气垫导轨测试重力加速度的方法，减小了空气阻力引起的误差[4]，减小了摩擦阻力的影响[5]，提高了测量值的准确度[6]。刘汉臣等人利用加锤摆测量重力加速度的方法进行了讨论，导出了周期不变点的位置公式。并利用自制仪器对周期进行测试，结果与理论结果的误差小于0.7%[7]。章子旭等人对物理摆测试重力加速度进行了改进，提高了此方法的测量精度[8]。汉泽西等人对基于Matlab 软件利用多普勒效应测定重力加速度的方法进行了分析。实验表明，此法设施简单、操作简便、测量精度较高[9]。前人对重力加速度的研究大都基于某种测试方法的测试和方法的改进，各种方法测试结果的对比研究鲜见报道。本文将利用平衡法、单摆法、复摆法及倾斜气垫导轨法对重力加速度进行对比测量研究。以曲靖市麒麟区的重力加速度（9.78995m/s2[10]）为基准值，通过上述四种实验测试方法对此地区的重力加速度进行测量比较，给出最佳的测试方法。
1 实验原理难易程度对比