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探究為什麼-尋找重力加速度

SEP 15 ,2020

簡介

        傳說在西元1590年時,科學家伽利略在義大利的比薩斜塔上進行了自由落體實驗,他將兩個重量不同的球體從相同的高度釋放,結果同時落地,而1969年阿波羅15號太空人在月球上同時丟下了羽毛與鐵鎚,得到了與伽利略相同的結果。究竟什麼原因影響了物體的落地時間與速度?現在讓我們透過PASCO智慧光閘設備來探索

活動所需材料與設備

活動流程

PART1-尋找重力加速度

  1. 透過支桿夾具,將無線智慧光閘與光電閘固定於支桿上,並使用光電閘隨附的連接線,將兩個光閘彼此相互連接

(:兩個光閘的方向須一致,彼此間距至少大於50cm,可參考下圖)

 

  1. 開啟無線智慧光閘,並連接至SPARKvue軟體
  2. 將量測的模式選擇為「光電計時器(兩個光電閘)
  3. 設定「旗長」與「光電閘間距」

(:旗長為待側物體的長度)

  1. 選擇顯示的數值為兩個光閘分別的閘內時間與速度,以及兩個光閘間的時間與速度
  2. 點選開始量測
  3. 將待側的物體自上方的無線智慧光閘處垂直釋放

(:釋放的位置須對準光閘的偵側端)

  1. 待側物體落地後,軟體上應分別顯示出兩光閘的閘內時間與速度,以及兩光閘間的時間與速度(若沒有顯示出,可能釋放的位置沒有對準偵測端,可以再進行一次測試)

  1. 計算重力加速度(g)

(想想看:要如何透過已知的量測值求得重力加速度值)

 

    PART2-影響自由落體時間的因素

  1. 現在選擇另一個待測物體(此物體體積大小盡量與上一個相同,重量要有差異)
  2. 依照相同的方式,量測該物體自由落體過程的各項數值,並計算出重力加速度值

 

問題討論

  1. 您所測得的重力加速度是多少? 是如何計算出來的?
  2. 使用兩個不同密度(體積相同,重量不同)的物體所測出來的重力加速度相近嗎?如果差異很大,討論可能的原因

 

  • 閘內時間:物體遮蔽光閘內的訊號所花的時間
  • 閘內速度:物體旗長/閘內時間
  • 閘間時間:物體分別遮蔽前後兩個光閘的間隔時間
  • 閘間速度:兩光閘距離/閘間時間