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【摘 要】依据高中物理知识，梳理在地球表面测量重力加速度的方法，然后类比到月球表面，论证在月球上是否可以照类似的方法完成测量月面重力加速度的实验，提升学生科学思维及探究能力。
【关键词】实验教学;测定重力加速度;月球表面
随着我国“嫦娥工程”圆满落幕，人类探月再次引起人们关注，国人登上月球的梦想已经不仅仅停留在“嫦娥奔月”的神话传说中，而是很快就能变成现实。在地球上，人会接受重力效果，月球表面也存在重力，然而相较地球表面重力来说，同一物体在月球上的重力会减小许多。如果你站在月球上，你的体重只有现在的六分之一，但并不意味着你“减肥”成功，因为你的质量还是没变，变的只是重力加速度。
重力加速度g的测量，是高中物理的一个重要力学实验，除教材给出的方法之外，该实验还有多种测量方法，每种测量原理又对应着多种实验方案，具有一定的可操作性与探究价值，是拓展学生实验思路的好抓手。拓展实验对养成学生的动手践行意识以及实验创新水平极具深远的意义，可以使学生形成理论结合现实、学习用于实践的科学态度，提升学生科学思维和探究能力。
1.静力学法
2.自由落体法
物体仅仅受到重力作用，从静止自由降落的运动，叫做自由落体运动，自由落体加速度即为重力加速度。地球上物体落下时空气阻力比较明显，月球上则因没有大气，自然就没有空气阻力，测量效果比地球上更佳。
利用自由落体规律测量重力加速度，也有不同的设计方案：
确定小球下落高度h并不困难，只要有一把刻度尺就够了。要测量物体下落时间，办法有很多。
A.直接用秒表。放开小球的瞬时进行计时，小球落地瞬时停止计时，就能够获得物体下落的时间t。这种方法虽然操作简单，但误差较大，小球从不太高的位置下落所需的时间较短，操作人员按秒表的时机把握是重要误差来源，就算多次测量取平均值，误差也不会很小。
B.利用打点计时器。用它对小球自由落下的历程加以记录，在纸带上获得小球自由落下的具体高度h以及所花费的时间t，高度和时间的测量都比较准确。
用打点计时器测重力加速度还有一个办法：自由落体的物体在连续相等时间T内的位移差△x=gT2，这样不必测量自由落体的下落总高度，只需要测量连续的点迹之间的距离即可。
因为同一物体在月球上的重力较小，消除纸带与打点计时器间的摩擦力影响就显得比较重要。为了减少摩擦力，要将两个物体接触的地方不断打磨，至最接近光滑，操作起来比较困难。而且打点计时器需要稳定的交流电，就需要宇航员在月球上携带电源，这一点并不困难，当然也可以用太阳能发电机，月球上接受到的太阳能辐射率比地球大。
使用电磁铁将小铁球吸住，开启开关之后电磁铁断开电流，与之同步光电门进行计时，小球自由落体，当小球通过光电门时不再计时，测量落下的时间t以及速率v。为了切实缩减误差，应该多次测量取平均值。这种做法比（1）复杂一点。
如果测量的是地球表面的重力加速度，还可以用滴水法：在自来水龙头下面放一浅盘，用刻度尺测出水龙头口离浅盘的高度h，相当谨慎地调整水龙头，使得前滴水滴于浅盘之上的时候，下滴水恰恰落下，用秒表记录n滴水滴下落的总时间，得到一滴水下落的时间，也能够算出重力加速度。但如果在月球上，取得液体水滴是一件非常困难的事情。照目前来说，月球上的水只存在于寒冷的南北极，以固态冰的形式存在，不能成液滴。
3.平抛法
给小球某一初速度，让它水平抛出，落于月球表面之上，实验者测量出水平射程x以及落下高度h，就能够利用运动的分解计算重力加速度g。
这种做法也不复杂，测量x、h都比较容易，但获得初速度值比较困难，可以用光电门或速度传感器直接测量;也可以借助相对光滑的斜槽，使小球连续两次从斜槽某一固定位置释放，测出下落高度，利用机械能守恒定律获得小球的平抛速度。
4.阿特伍德机
在1784年，阿特伍德（英国物理学者、数学家）制造了一种检测重力加速度的器械。他把质量均属于M的两个物体借助轻绳相连之后，置于非常光滑的轻质滑轮上，处在静止状态。在这里面某一物体上添加某个质量具体为m的小物体，因为小物体具有重力，从而可以让物体系统进行初速度是零的匀加速运动。
阿特伍德机是一种知名的力学实验设施，比起自由落体的加速度g来，绳子两头的重物降落（提升）的加速度自始至终要小，降落一样的高度，那么所耗费的实际时间会更长，这让实验人员可以更加有效地进行观察、记录。要缩减不必要的误差，应该几次检测，科学应用线性图象法对信息加以处理，这属于必备的实验信息处理措施。为了减小实验系统误差，需要用尽量光滑的滑轮、尽量轻巧的细线，还要用质量较大但体积较小的重物以削弱空气阻力的影响。阿特伍德机在月球上也可以使用，而且可以不必采用重而小的物体进行实验，因为月球上没有大气，也就没有空气阻力。
5.单摆法
这一实验要使用游标卡尺、附带铁夹的铁架台、中央存在小孔的金属小球、毫米刻度尺、不容易拉长的轻细线（大体是1 m）以及秒表。
（1）使细线的某端穿进金属小球的小孔，接下来打个比起小孔还要大点的结，制为单摆。
（2）将细线的上头使用铁夹稳固于铁架台之上，铁架台置于实验桌边端，铁夹延伸至桌面之外，使摆球自然而然进行下垂，保证摆线绝不触及桌沿。单摆静止时，在正对细线后方的桌沿位置处做上标记。
（3）使用毫米刻度尺测量摆线具体长度L′，使用游标卡尺检测摆球具体直径，从而获得金属小球的实际半径r，加以运算从而获得摆长L=L′+r。
（6）变化摆长，重新做实验几次，运算出每一次实验的实际重力加速度数值，从而求得其平均值。
使用单摆进行重力加速度这一实验，其重点是基于单摆运行周期的具体测量，为了对检测误差加以有效缩减，要在摆球经过较低部位的时候加以准确地计时，从而测量众多全振动的时间，接下来求出平均值。使用线性图像具体对实验信息进行处理，可以作出L-T2图像或者是T2-L图像，可以有效依照图像数学信息的实际物理意义，从而最终具体求出重力加速度的准确值。
这一实验简洁容易操控，并且重力加速度的检测值存在相当高的精确度，在月球上面完全能够应用。而且月球表面处于真空环境中，不像在地球表面有空气所带來的阻力，提高了实验的准确性。
本实验还要求摆球用较重而较小的高密度材质，其目的除了尽量减小空气阻力影响外，还能保证摆长测量的准确性。月球上没有空气阻力，摆球的体积可以较大，但摆球质量仍需远大于摆线，只有用重球、轻线，才能使单摆的质心基本在小球的球心上，摆长就可以用L=L′+r来计算，否则质心会上移，实际摆长将小于L′+r。
6.用圆锥摆测量
相对于单摆法测重力加速度，这种圆锥摆难以操作，因为实验者很难保证小球在同一水平面上运动，除非配以其他装置，但这样就使得实验更加复杂。
7.根据地月对比
8.观察绕月飞行器
如果能够观察围绕月球飞行的航天器（比如我国的嫦娥一号、嫦娥二号）运行情况，结合万有引力知识和圆周运动知识，就可以计算出月球表面的重力加速度。因为在圆周运动的物理量中，周期的测量比较简单，所以一般借助有周期T的系列公式。
【关键词】实验教学;测定重力加速度;月球表面
随着我国“嫦娥工程”圆满落幕，人类探月再次引起人们关注，国人登上月球的梦想已经不仅仅停留在“嫦娥奔月”的神话传说中，而是很快就能变成现实。在地球上，人会接受重力效果，月球表面也存在重力，然而相较地球表面重力来说，同一物体在月球上的重力会减小许多。如果你站在月球上，你的体重只有现在的六分之一，但并不意味着你“减肥”成功，因为你的质量还是没变，变的只是重力加速度。
重力加速度g的测量，是高中物理的一个重要力学实验，除教材给出的方法之外，该实验还有多种测量方法，每种测量原理又对应着多种实验方案，具有一定的可操作性与探究价值，是拓展学生实验思路的好抓手。拓展实验对养成学生的动手践行意识以及实验创新水平极具深远的意义，可以使学生形成理论结合现实、学习用于实践的科学态度，提升学生科学思维和探究能力。
1.静力学法
2.自由落体法
物体仅仅受到重力作用，从静止自由降落的运动，叫做自由落体运动，自由落体加速度即为重力加速度。地球上物体落下时空气阻力比较明显，月球上则因没有大气，自然就没有空气阻力，测量效果比地球上更佳。
利用自由落体规律测量重力加速度，也有不同的设计方案：
确定小球下落高度h并不困难，只要有一把刻度尺就够了。要测量物体下落时间，办法有很多。
A.直接用秒表。放开小球的瞬时进行计时，小球落地瞬时停止计时，就能够获得物体下落的时间t。这种方法虽然操作简单，但误差较大，小球从不太高的位置下落所需的时间较短，操作人员按秒表的时机把握是重要误差来源，就算多次测量取平均值，误差也不会很小。
B.利用打点计时器。用它对小球自由落下的历程加以记录，在纸带上获得小球自由落下的具体高度h以及所花费的时间t，高度和时间的测量都比较准确。
用打点计时器测重力加速度还有一个办法：自由落体的物体在连续相等时间T内的位移差△x=gT2，这样不必测量自由落体的下落总高度，只需要测量连续的点迹之间的距离即可。
因为同一物体在月球上的重力较小，消除纸带与打点计时器间的摩擦力影响就显得比较重要。为了减少摩擦力，要将两个物体接触的地方不断打磨，至最接近光滑，操作起来比较困难。而且打点计时器需要稳定的交流电，就需要宇航员在月球上携带电源，这一点并不困难，当然也可以用太阳能发电机，月球上接受到的太阳能辐射率比地球大。
使用电磁铁将小铁球吸住，开启开关之后电磁铁断开电流，与之同步光电门进行计时，小球自由落体，当小球通过光电门时不再计时，测量落下的时间t以及速率v。为了切实缩减误差，应该多次测量取平均值。这种做法比（1）复杂一点。
如果测量的是地球表面的重力加速度，还可以用滴水法：在自来水龙头下面放一浅盘，用刻度尺测出水龙头口离浅盘的高度h，相当谨慎地调整水龙头，使得前滴水滴于浅盘之上的时候，下滴水恰恰落下，用秒表记录n滴水滴下落的总时间，得到一滴水下落的时间，也能够算出重力加速度。但如果在月球上，取得液体水滴是一件非常困难的事情。照目前来说，月球上的水只存在于寒冷的南北极，以固态冰的形式存在，不能成液滴。
3.平抛法
给小球某一初速度，让它水平抛出，落于月球表面之上，实验者测量出水平射程x以及落下高度h，就能够利用运动的分解计算重力加速度g。
这种做法也不复杂，测量x、h都比较容易，但获得初速度值比较困难，可以用光电门或速度传感器直接测量;也可以借助相对光滑的斜槽，使小球连续两次从斜槽某一固定位置释放，测出下落高度，利用机械能守恒定律获得小球的平抛速度。
4.阿特伍德机
在1784年，阿特伍德（英国物理学者、数学家）制造了一种检测重力加速度的器械。他把质量均属于M的两个物体借助轻绳相连之后，置于非常光滑的轻质滑轮上，处在静止状态。在这里面某一物体上添加某个质量具体为m的小物体，因为小物体具有重力，从而可以让物体系统进行初速度是零的匀加速运动。
阿特伍德机是一种知名的力学实验设施，比起自由落体的加速度g来，绳子两头的重物降落（提升）的加速度自始至终要小，降落一样的高度，那么所耗费的实际时间会更长，这让实验人员可以更加有效地进行观察、记录。要缩减不必要的误差，应该几次检测，科学应用线性图象法对信息加以处理，这属于必备的实验信息处理措施。为了减小实验系统误差，需要用尽量光滑的滑轮、尽量轻巧的细线，还要用质量较大但体积较小的重物以削弱空气阻力的影响。阿特伍德机在月球上也可以使用，而且可以不必采用重而小的物体进行实验，因为月球上没有大气，也就没有空气阻力。
5.单摆法
这一实验要使用游标卡尺、附带铁夹的铁架台、中央存在小孔的金属小球、毫米刻度尺、不容易拉长的轻细线（大体是1 m）以及秒表。
（1）使细线的某端穿进金属小球的小孔，接下来打个比起小孔还要大点的结，制为单摆。
（2）将细线的上头使用铁夹稳固于铁架台之上，铁架台置于实验桌边端，铁夹延伸至桌面之外，使摆球自然而然进行下垂，保证摆线绝不触及桌沿。单摆静止时，在正对细线后方的桌沿位置处做上标记。
（3）使用毫米刻度尺测量摆线具体长度L′，使用游标卡尺检测摆球具体直径，从而获得金属小球的实际半径r，加以运算从而获得摆长L=L′+r。
（6）变化摆长，重新做实验几次，运算出每一次实验的实际重力加速度数值，从而求得其平均值。
使用单摆进行重力加速度这一实验，其重点是基于单摆运行周期的具体测量，为了对检测误差加以有效缩减，要在摆球经过较低部位的时候加以准确地计时，从而测量众多全振动的时间，接下来求出平均值。使用线性图像具体对实验信息进行处理，可以作出L-T2图像或者是T2-L图像，可以有效依照图像数学信息的实际物理意义，从而最终具体求出重力加速度的准确值。
这一实验简洁容易操控，并且重力加速度的检测值存在相当高的精确度，在月球上面完全能够应用。而且月球表面处于真空环境中，不像在地球表面有空气所带來的阻力，提高了实验的准确性。
本实验还要求摆球用较重而较小的高密度材质，其目的除了尽量减小空气阻力影响外，还能保证摆长测量的准确性。月球上没有空气阻力，摆球的体积可以较大，但摆球质量仍需远大于摆线，只有用重球、轻线，才能使单摆的质心基本在小球的球心上，摆长就可以用L=L′+r来计算，否则质心会上移，实际摆长将小于L′+r。
6.用圆锥摆测量
相对于单摆法测重力加速度，这种圆锥摆难以操作，因为实验者很难保证小球在同一水平面上运动，除非配以其他装置，但这样就使得实验更加复杂。
7.根据地月对比
8.观察绕月飞行器
如果能够观察围绕月球飞行的航天器（比如我国的嫦娥一号、嫦娥二号）运行情况，结合万有引力知识和圆周运动知识，就可以计算出月球表面的重力加速度。因为在圆周运动的物理量中，周期的测量比较简单，所以一般借助有周期T的系列公式。