利用静态空气柱测量重力加速度

徐 捷，张 姿，莫凤秀，金三梅，汪 海

(中国地质大学(武汉)数学与物理学院，湖北 武汉 430074)

重力加速度具有重要的研究价值，在探矿、地震预测等方面有广泛的应用[1-3].测量重力加速度有多种传统方法，如平衡法、单摆法、自由落体法等.不同的实验方法有不同的优缺点，比如平衡法误差较大[4]；单摆法容易变成圆锥摆，且摆动周期T与摆角θ的关系不好确定[4-6]；自由落体法测量时，如果使用光电门，由于其自身形状限制，不能很准确测出条形物块下端与光电门的距离[7]；利用悬链摆测量时，为了获得较高的精确度，需要使用精密仪器[8]；利用原子干涉虽然能测出更为准确的数值[9]，但是由于其消耗的人力物力过多，且对实验设备要求过高，因此不适合作为学生实验.上述方法均在动态过程中测量重力加速度，导致测量过程中外界环境引入的误差较大，需要对原理公式进行修正.基于此，本实验方案从新的角度看待该传统研究课题，以静态的过程来测量重力加速度，即通过控制细管中稳定共存的液体柱和空气柱在正立和倒置状态下的压强变化来测量重力加速度.

本实验与其他测量重力加速度的实验相比，只需要测量静止状态的物理量，测量更加方便，且原理易懂、仪器简单、成本低、操作方便.该实验装置获得了“2020年全国大学生物理实验竞赛创新赛一等奖”.

1 实验原理

细管内液柱在静止时，任意一液面的上下压强相等，否则细管内液体会流动；由于……