王翘楚 王 畅 肖云桓 刘 伟 史庆藩

(北京理工大学物理实验中心，北京 100081)

利用刚体转动惯量实验仪测量地球重力加速度

王翘楚 王 畅 肖云桓 刘 伟 史庆藩

(北京理工大学物理实验中心，北京 100081)

本文介绍一种测量地球重力加速度的新方法，即圆柱形容器中的水在绕竖直中心轴匀速旋转时，水面会形成一个抛物面[1]，该抛物面的焦距与重力加速度和旋转周期有关。利用该性质并结合大学实验室中常见的刚体转动惯量实验仪，通过测量抛物面的焦距与旋转周期即可得出重力加速度的数值。此方法避免了传统的单摆实验中摆线质量、空气阻力、圆锥摆等影响因素[2]，使得测量精度增加。此方法适用于大学物理实验教学，可激发学生对实验的兴趣，且具有一定的观赏性。

重力加速度；刚体转动惯量实验仪；水；抛物面

1 引论

重力加速度是地球的基本参数之一，不仅与我们的日常生活息息相关，更是一切测量与实验的基础。在航空航天、工程技术、机械制造等领域，精确测量重力加速度尤为重要。重力加速度的测量方法有很多，如单摆法、自由落体法、称挂法等。其中单摆法最为常见，通过测量单摆长度和摆动周期得出重力加速度。然而这种方法在测量摆长时，精确测量悬挂点到重心的距离较为困难；在原理上取sinθ≈θ[2]且假设地球表面为无限大平面，忽略了地球半径的有限性[3]，因此该方法存在一定误差。而自由落体法忽略了空气阻力等因素，一定程度上也增大了误差；……