[发明专利]一种重力加速度测量方法及重力加速度测量装置

说明书

本发明公开了一种重力加速度测量方法及重力加速度测量装置，重力加速度测量方法,将竖直的U形管内装入密度为ρ的液体,再以U形管的一端为竖向的轴线并水平转动，其转动角速度为ω，其中，所述U形管的两个立管之间的间距为L，且转动后，所述U形管的两个立管之间的液位差为的△h；此时g＝ω²L²/2△h，其中g为重力加速度。如此使得U形管在转动时产生的离心力使得U形管的两端产生液位差，并据此根据旋转平台转动的角速度、U形管两侧立管沿转动轨迹径向的间距差和U形管两端的液位差计算出此地的重力加速度值。

技术领域

本发明属于实验测量仪器领域，尤其涉及一种重力加速度测量方法及重力加速度测量装置。

背景技术

在整个物理学史上对重力加速度的测量有着近乎完备的实验方案。现有的测量重力加速度的方法主要有单摆测重力加速度、凯特摆测重力加速度、圆锥摆法、斜槽测量、打点计时器测量、U型管高度差测量(匀加速运动)、旋转液面法、用弹簧秤和已知质量的钩码测量等。

其中包弈靓等人的“新型旋转液体实验——介绍一个研究性物理实验”10.16854/j.cnki.1000-0712.2003.02.009，28页中公开了一种通过在圆柱形容器中装入一定量的高粘性的液体，通过圆柱形的容器旋转带动其中的液体旋转，其中的液体会因为离心力的作用从而变成一个旋转抛物面，通过仪器来收集此旋转抛物面的数据并通过旋转抛物面的相关特性可以测量出重力加速度的值。但是，这种方案对圆柱形容器的体积要求较大，对圆柱形容器旋转的速度要求较高，否则，难以形成明显的稳定的可供进行数据收集的旋转抛物面。另一方面，此技术对圆柱形容器的旋转稳定性要求非常高，否则液体旋转形成的形状不是标准的旋转抛物面，最后测量出的重力加速度的值误差非常大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种操作简便，同时测量精准度高的重力加速度测量方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种重力加速度测量方法,将竖直的U形管内装入密度为ρ的液体,再以U形管的一端为竖向的轴线并水平转动，其转动角速度为ω，其中，所述U形管的两个立管之间的间距为L，且转动后，所述U形管的两个立管之间的液位差为的△h；此时g＝ω²L²/2△h，其中g为重力加速度。

上述技术方案的有益效果在于：如此使得U形管在转动时产生的离心力使得U形管的两端产生液位差，并据此根据旋转平台转动的角速度、U形管两侧立管沿转动轨迹径向的间距差和U形管两端的液位差计算出此地的重力加速度值。

本发明的目的之二在于提供一种可便捷，且精确并采用上述重力加速度测量方法的重力加速度测量装置。

为了实现上述目的，本发明的另一技术方案如下：一种重力加速度测量装置，包括U形管、液位感应装置、旋转平台和控制器，所述旋转平台的驱动端朝上，且所述U形管的竖直安装在所述旋转平台的驱动端，且所述U形管的端的立管与所述旋转平台的轴线同轴分布，所述U形管内用以装纳液体，所述液位感应装置设置在所述旋转平台的上方，其用以感应所述U形管两端之间的液位差，所述液位感应装置和旋转平台均与所述控制器电连接，所述控制器用以控制所述旋转平台转动的转速。

上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，且可便捷得出U形管转动时的液位差和转速，同时根据U形管两个立管之间的间距来计算出此地的重力加速度。

上述技术方案中所述U形管为透明管，且所述U形管的两侧的立管上均具有原始标定线，且所述U形管两侧立管上的原始标定线的水平高度一致，所述液位感应装置用以感应所述U形管任意一侧的立管的液位高度。

上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，如此可由液位感应装置测量U形管远离所述旋转平台轴线一侧的立管的液位高端至初始刻度的间距的2倍即为U形管实时的液位差。