实验二(a) 重力加速度的测定(用单摆法)
大学物理实验报告-单摆测重力加速度 (2)
大学物理仿真实验实验报告拉伸法钢丝测杨氏模量实验名称：拉伸法测金属丝的杨氏模量一、实验目的1、学会测量杨氏模量的一种方法；2、掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理；3、学会用逐差法处理数据；二、实验原理任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。
当形变不超过某一限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹性形变，这一极限称为弹性极限。
超过弹性极限，就会产生永久形变（亦称塑性形变），即撤去外力后形变仍然存在，为不可逆过程。
当外力进一步增大到某一点时，会突然发生很大的形变，该点称为屈服点，在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。
人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。
于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。
在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即/)/(=//(（1）∆)FL=SLLLE∆FSE被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。
某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。
杨氏模量的大小标志了材料的刚性。
通过式（1），在样品截面积S 上的作用应力为F ，测量引起的相对伸长量ΔL/L ，即可计算出材料的杨氏模量E 。
因一般伸长量ΔL 很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL 。
光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。
当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL 时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。
当θ很小时， l L /tan ∆=≈θθ（2）式中l 为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。
根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角，由图可Db=≈θθ22tan （3）式中D 为镜面到标尺的距离，b 为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。
初中八年级(初二)物理 实验二(a) 重力加速度的测定(用单摆法)
实验二 单 摆一、实验目的1、练习使用停表和米尺，测准摆的周期和摆长。
2、求出当地重力加速度值g 。
3、扩大单摆的系统误差对测重力加速度的影响。
二、实验仪器单摆（附米尺），电子秒表，游标卡尺。
三、实验原理一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。
当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置称为单摆，如图1所示。
如果把小球稍微拉开一定距离，小球在重力作用下可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复运动所用的时间称为一个周期。
当摆动的角度小于5度时，设小球的质量为m ，其质心到摆的支点O 的距离为L (摆长)。
作用在小球上的切向力的大小为θsin mg ，它总指向平衡点O '。
当θ角很小，则θθ≈sin ，切向力的大小为θmg ，按牛顿第二定律，质点的运动方程为 θmg ma -=切 θθmg dtd ml -=22 θθl g dt d -=22 (1) 这是一简谐运动方程(参阅普通物理学中的简谐振动)，可知该简谐振动角频率ω的平方等于l g /，由此得出lg T ==πω2，可以证明单摆的周期T 满足下面公式 gL T π2= （2）224T L g π= （3） 式中L 为单摆长度。
单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离；g 为重力加速度。
如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。
上式的不确定度传递公式为()u g g =从上式可以看出，在()u l 、()u t 大体一定的情况下，增大l 和t 对测量g 有利。
当摆动角度θ较大（θ>5°）时，单摆的振动周期T 和摆动的角度θ之间存在下列关系⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 2sin 43212sin 211242222θθπg L T四、实验内容1． 研究周期与单摆长度的关系，并测定g 值。
（1）用游标卡尺测量摆动小球直径d ；测三次，取平均值。
实验用单摆测定重力加速度知识点精解
实验：用单摆测定重力加速度·知识点精解
【实验目的】
用单摆测定当地重力加速度
【实验器材】
长约一米的细线、小铁球、铁架台(连铁夹)、米尺、秒表
【实验原理】
当单摆摆角很小(小于5°)时，可看成简谐振动，其固有周期为T=2
故只要测定摆长L和单摆的周期T，即可算出重力加速度g。
【实验步骤】
1．将细线的一端穿过小铁球上的小孔并打结固定好，线的另一端固定在铁架台的铁夹上，做成一个单摆。
2．用毫米刻度的米尺测定单摆的摆长L(摆球静挂时从悬点到球心间的距离)。
3．让单摆摆动(摆角小于5°)，测定50次全振动的时间t，用公式
4．用公式g=4π2L/T2算出重力加速度g。
【考前须知】
1．单摆悬铁夹应固定在铁架台上尽可能低的位置(以小球自然悬挂时离地面约1-2厘米为好)
2．小球摆动时，摆角应小于5°，且应在同一竖直面上摆动。
3．计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行计数。
高二物理【实验：用单摆测量重力加速度】
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3．某同学利用单摆测量重力加速度． (1)(多选)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是( ) A．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
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(4)把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角小于 5°，再 释放小球．当摆球摆动稳定以后，在最低点位置时，用秒表开始计 时，测量单摆全振动 30 次(或 50 次)的时间，然后求出一次全振动的 时间，即单摆的振动周期．
(5)改变摆长，重做几次．
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(6)根据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加速度；求出 几次实验得到的重力加速度的平均值，即本地区的重力加速度的值．
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(2)①根据单摆振动的 v-t 图像知，单摆的周期 T＝2.0 s. ②根据 T＝2π gl 得 T2＝4πg2l. 图线的斜率：k＝4gπ2＝4.04 s2/m， 解得：g≈9.76 m/s2. [答案] (1)①adf ②4πt22n2l (2)①2.0 ②9.76
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【例 2】 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示．
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[答案]
(1)BC
4π2ΔL (2)T21－T22
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4．某同学在一次用单摆测重力加速度的实验中，测量 5 种不同 摆长与单摆的振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图所 示的坐标系中．图中各坐标点的标号分别对应实验中 5 种不同摆长 的情况．在处理数据时，该同学实验中的第________数据点应当舍 弃．画出该同学记录的 T2-l 图线．求重力加速度时，他首先求出图 线的斜率 k，则用斜率 k 求重力加速度的表达式为 g＝________.
单摆测量重力加速度实验报告
实验报告 学生姓名： 地点：三楼物理实验室 时间： 年 月 日同组人：实验名称：用单摆测重力加速度一、实验目的1．学会用单摆测定当地的重力加速度。
2．能正确熟练地使用停表。
二、实验原理单摆在摆角小于10°时，振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是T ＝2π l g ，由此得g ＝4π2l T 2，因此测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可以求出当地的重力加速度值。
三、实验器材带孔小钢球一个，细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、停表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。
四、实验步骤1．做单摆取约1 m 长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂．2．测摆长用米尺量出摆线长l (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ′＝l ＋D 2。
3．测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)，然后释放小球，记下单摆摆动30次～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。
4．改变摆长，重做几次实验。
五、数据处理方法一：将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g＝4π2lT2中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值。
方法二：图象法由单摆的周期公式T＝2π lg可得l＝g4π2T2，因此，以摆长l为纵轴，以T2为横轴作出l－T2图象，是一条过原点的直线，如右图所示，求出斜率k，即，可求出g值．g＝4π2k，k＝lT2＝ΔlΔT2。
（隆德地区重力加速度标准值g=9.786m/s2）六、误差分析。
实验二用单摆测定重力加速度
0.5 103 m 0.20%, ul , g 3 0.2s 0.01s uat ubt , ubt人 , ubt表 3 3 ug ut uat ubt
2 2 2
又 粗测10T ps, T qs且l 1.0000m 0.2 2 0.01 2 2 2 3 3 0.5 103 2 0.20% 4 2 2 3 n q
0ttc0?0500tt确定实验所需单摆测量周期方案22l4?tg?2222222ln2ln4?lnlnuuutdtldlgdgtlgtlg??????????????????????????????????0000
目的要求
1.掌握停表的使用。 2.学习用单摆测定重力加速度的方法。 3.根据给定仪器确定周期的测量方案，使 测定重力加速度的相对标准不确定度小于 0.2%。
实验内容及注意事项
2．精测摆长和周期，求重力加速度的结果表达式，
并验证是否与设计结论相符。 3．改变摆长测周期，用作图法或最小二乘原理拟合 直线的方法验证单摆的周期公式并求重力加速度。 4．实验中除应注意停表的正确使用与维护外，应使 5 摆角小于 ，保证实验过程中单摆系在同一铅垂面内 摆动，且待其摆稳后再予记录。测量单摆周期时应从 平衡位置开始和停止。
原理
单摆：一根细线上端固定，下端系一金属小球，当细线 质量与小球质量相比可以忽略，球直径比细线长度小 得多，可与质点近似时。 设摆长 l ，重力加速度g ，则其运动方程 mglsin 0（3.1） ml 当摆角很小时（小于5°），式(3.1)的近似解为：
0 及 取决于初始条件， g / l 为圆频率，故 式中， 单摆周期 T 2π / 2π l / g （3.2） 若测得摆长和周期，即可求出当地的重力加速度： g 4 2l / T 2 (3.3) 若改变摆长测出相应的周期，即可用作图法或最小二乘 原理验证式（3.3）并可求出当地的重力加速度。
大学物理实验报告范例(单摆法测重力加速度)
大学物理实验报告范例(单摆法测重力加速度)实验题目：单摆法测重力加速度
实验目的：通过单摆实验，测量出大地表面重力加速度g的值。
实验原理：在斯托克斯定律，即由牛顿第二定律得出：重力加速度g等于单摆振子的运动延迟T的平方，除以4π的平方。
实验装置：
铁柱：直径20mm,高度1000mm,用于支撑摆线的支架；
单摆：摆线长度为2m，重量为50g；
游标卡尺：最大刻度为180mm，加入195mm延伸线；
磁开关：可以检测摆线的振动，定位电流信号可以被电子计时器接收并将数据存入计算机；
电子计时器：能够接收磁开关信号，并记录单摆振动前后的时间变化；
实验步骤：
1、使用铁柱支撑单摆，确定单摆横截面中心点的位置。
2、确定单摆的出发点，即T0的位置，并用游标卡尺测量摆线的位移。
3、安装磁开关并设置电子计时器。
4、使用手柄将单摆从临界点（T0处）拉出，以极小的角度出发，使磁开关接收到信号。
5、将单摆振动至最大振动幅度处，磁开关再次发出电流信号，电子计时器记录信号发出前后的时间变化，取得T2。
6、依次测量五组振动，并记录延迟时间T，作图求出算数平均值T2。
7、求出实验所得的大地表面重力加速度g的值，并与理论值进行比较。
实验结论：
使用单摆法测得的大地表面重力加速度g值与理论值相差不大，验证了斯托克斯定律的正确性，表明实验具有较高的精度和准确性。
实验 用单摆测定重力加速度。教案
实验用单摆测定重力加速度。
教案实验目的：本实验旨在通过使用单摆测定当地重力加速度，让学生正确熟练使用秒表。
实验器材：实验所需器材包括：球心开有小孔的小金属球、长度大于1米的细尼龙线、铁夹、铁架台、游标卡尺、米尺和秒表。
实验原理：根据单摆周期公式T=2πl/g，可以得到g=4π^2l/T^2.因此，只要测得摆长l和周期T即可算出当地的重力加速度g。
实验步骤：1.用细线拴好小球，悬挂在铁架台上，使摆线自由下垂，如图1.注意：线要细且不易伸长，球要用密度大且直径小的金属球，以减小空气阻力影响。
摆线上端的悬点要固定不变，以防摆长改变。
2.用米尺和游标卡尺测出单摆摆长。
注意：摆长应为悬点到球心的距离，即l=L+D/2；其中L为悬点到球面的摆线长，D为球的直径。
3.用秒表测出摆球摆动30次的时间t，算出周期T。
注意：为减小记时误差，采用倒数计数法，即当摆球经过平衡位置时开始计数，“3，2，1.1，2，3……”数“0”时开始计时，数到“60”停止计时，则摆球全振动30次，T=t/30.计时从平衡位置开始是因为此处摆球的速度最大，人在判定它经过此位置的时刻，产生的计时误差较小。
为减小系统误差，摆角a应不大于10°，这可以用量角器粗测。
4.重复上述步骤，将每次对应的摆长l、周期T填于表中，按公式g=4π^2l/T^2算出每次g，然后求平均值。
实验结论：从表中计算的g值可以看出，与查得的当地标准g值近似相等，其有效数字至少3位。
实验注意事项：1.为减小计算误差，不应先算T的平均值再求g，而应先求出每次的g值再平均。
2.实验过程中易混淆的是：摆通过平衡位置的次数与全振动的次数。
3.实验过程中易错的是：图象法求g值，g≠k而是g=4π^2/k；T=t/n和T=t/(n-1)也经常错用，（前者是摆经平衡位置数“0”开始计时，后者是数“1”开始计时）。
4.实验过程中易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次，g取平均值。
单摆测重力加速度实验报告
一、实验目的1.学会秒表、米尺的正确使用。
2.理解单摆法测定重力加速的原理。
3.研究单摆振动的周期与摆长、摆角的关系。
4.学习系统误差的修正及在实验中减小不确定度的方法。
二、实验仪器单摆装置，停表（精度为），钢卷尺（精度为），游标卡尺（精度为）。
三、实验原理单摆的振动周期决定于重力加速度g和摆长L，只需要量出摆长L并测定摆动周期，就能够得到g。
如图：当5时，圆弧可近似的看成直线，f也可近似的看成沿着这条直线，则有sin=，f=Fsin=L-mg=-m x 由牛顿第二定律得：a=则有Xa=-令=最终得单摆的运动方程为F=mgX=A其中T== g =考虑到摆球是有大小的，故摆长L用米尺测量，摆球直径d用游标卡尺测量，周期T用停表测量。
四、实验步骤1.测量摆长L。
用米尺测量摆线支点与摆球顶点的距离l。
用游标卡尺测量小球的直径d，则摆长L=l+。
2.测量摆动周期T。
用手把摆球拉直偏离平衡位置5度左右，让其在一个垂直面内自由摆动，小球越过平衡位置瞬间开始计时，连续默数100次全振动时间t，T=。
3.为了减小误差，重复测量5次将数据记录于下表中。
五、数据记录与处理t/sL/cm d/cm t =100T/s T=100 12345x六、结果与讨论兰州的重力加速度,结果有偏差，原因有以下几点;1、测量单摆周期时的反应时间。
2、在测量摆线长度时对最后一位数字的估读。
3、环境方面，温度、湿度、空气阻力的变化都会影响实验结果。
4、悬线质量的影响。
5、摆角角度的影响。
七、试验问题1、直接测量单摆往返一次的时间会受到人的反应时间的影响，通过多次测量求平均值的方法可以减小误差。
23、受空气阻力影响摆幅越来越小，但其周期不变；用木球代替铜球时，因木球密度较小，受空气阻力的影响会变大。
单摆测重力加速度 实验报告
单摆测重力加速度实验报告以下是一份单摆测重力加速度实验的报告：一、实验目的通过单摆实验测量当地的重力加速度g，了解单摆实验的原理和方法，加深对重力加速度的理解。
二、实验原理单摆实验是一种利用单摆测量重力加速度的方法。
当单摆在垂直平面内振动时，其振动周期T与重力加速度g之间存在以下关系：T = 2π√(L/g)其中，L是单摆的摆长，即摆线的长度。
通过测量单摆的摆长和振动周期，就可以计算出重力加速度g的值。
三、实验步骤1、准备实验器材，包括单摆、计时器（如秒表）、尺子等。
2、将单摆固定在支架上，调整摆长L（即摆线长度）为所需值。
3、调整计时器的开始状态，让单摆在垂直平面内自然摆动。
4、开始计时，并记录单摆的振动周期T。
为提高测量的准确性，可以测量多次（如10次）并取平均值。
5、测量完毕后，计算重力加速度g的值。
根据公式T = 2π√(L/g)，可以通过测量得到的T和L值计算出g的值。
6、记录实验数据和计算结果，并进行误差分析。
四、实验结果实验过程中，我们测量得到的单摆摆长L为1.00米，测量得到的平均振动周期T为2.00秒。
根据公式T = 2π√(L/g)，可计算得到重力加速度g的值：g = 4π²L/T² = 9.81m/s²五、实验结论本次单摆实验测量得到的重力加速度g值为9.81米每秒平方，与标准重力加速度值9.80米每秒平方接近，说明实验结果较为准确。
通过本次实验，我们了解了单摆实验的原理和方法，掌握了利用单摆测量重力加速度的技能，加深了对重力加速度的理解。
在实验过程中需要注意操作规范和测量准确度，以保证实验结果的可靠性。
大学物理实验报告-单摆法测重力加速度(含答案)
一、实验名称：单摆法测重力加速度二、实验的目的：1、掌握游标卡尺读数原理；2、掌握电子秒表的使用方法；3．掌握单摆法测量重力加速度的方法；三、实验仪器：单摆仪、游标卡尺、螺旋测微计、米尺、秒表四、实验原理：单摆的一级近似的周期公式为:由此通过测量周期T，摆长，可求重力加速度g五、实验内容和步骤1. 用游标卡尺测量摆球的直径将摆球放到游标卡尺上，移动游标直至卡紧摆球，锁紧游标，先读出主尺读数，再读出副尺读数。
取下小球，按照上述步骤重复测量多次。
2. 用米尺测量摆线的长度将米尺的零刻度线对准摆线的一段，并且令米尺与摆线保持平行，读出结果。
取下摆线，按照上述步骤重复测量多次。
3. 用电子秒表测量单摆的周期将摆球上拉到一定高度（不超过5度）后静止放下，等到摆球上升到某个周期的最高点时开始计时，计时若干个周期后（N>=10）结束计时。
让摆球停止摆动，按照上述步骤重复测量多次。
（要减去共计0.2s的人类反应时间）六、实验数据记录与处理1、用游标卡尺测量摆球的直径d测量次数 1 2 3 4 5 6 平均值不确定度直径d（mm）20.62 20.6220.620.620.620.60 20.61 0.02摆球直径d的测量结果表示为: 20.61+-0.022、用米尺测量摆线的长度l（只测一次）： 700.0mm摆线的长度l的测量结果表示为: 700+-1mm3、单摆的摆长为：700+20.61/2=710.305mm单摆摆长的测量结果表示为：L710.30+-1.024、用电子秒表测量单摆摆动10个周期的时间t测量次数 1 2 3 4 5 6 平均值不确定度t（s）17.22 17.2317.2317.3117.1917.23 17.24 0.02单摆的周期： 1.724单摆的不确度：0.002单摆周期的测量结果表示为：T 1.724+-0.002 5、计算和不确定度955.9pi^2mm/s^2重力加速度的不确定度： 2.61重力加速度的测量结果表示为：g955.9pi^2+-2.6mm/s^2七、误差分析与讨论1、米尺测量摆线长度时要注意与摆线尽量靠近且保持平行，还要注意摆线要拉直。
利用单摆来测重力加速度--实验报告
利用单摆来测重力加速度--实验报告实验目的：1.掌握单摆的基本概念和定义；2.利用单摆计算地球表面上的重力加速度g；3.了解如何通过实验测定物理量的方法，提高实验技能。
实验原理：单摆是指一个自由悬挂且质点比较小的物体，在一定角度下较小的摆动的装置。
在实验中，可以利用单摆来检验万有引力定律，通过测定单摆的周期或振动次数，与单摆的长度和重力加速度之间的关系，从而计算重力加速度g单摆的周期T，等于单摆长度L所对应的铅垂线下，重力加速度g的摆动周期，即：其中，L为单摆长度，g为重力加速度，Π为圆周率。
实验器材：计时器、单摆（弦、铅锤、支架和放样）。
实验步骤：1.首先将单摆装置悬挂在支架上，并调节支架直立平稳。
2.测量单摆的长度，记录L值。
3.将铅锤向一侧拉出一定的距离，使其摆动，并立即启动计时器。
4.等单摆摆动20次左右，记录计时器计时结果t。
5.根据公式(1)求出地球表面上的重力加速度。
实验数据记录及计算记录一组数据，重复多次实验后求平均值L = 0.705mt = 21.65s代入公式（1）可得：g = [(4Π^2 L) / T^2] = ___m / s^2g1 = ___m / s^2平均重力加速度为： g = (g1 + g2 + g3 + g4) / 4 = ____ m/s^2实验误差分析：1.实验环境：由于实验室温度、湿度等因素对实验的影响，在进行实验时应尽量保持实验环境稳定，以减小误差产生。
2.人为误差：由于读数、计时等问题，仪器误差较大。
因此，在进行实验时，应该遵守仪器规格和说明，尽量减小人为误差的产生。
总结：通过本次实验，我们了解了单摆的基本概念和定义，掌握了测量地球表面上的重力加速度的方法，提高了实验技能。
同时，也提醒我们在实验中要注意仪器使用规范，并尽量减小误差产生。
高考物理学霸复习讲义简谐运动-第二部分 用单摆测定重力加速度
g
g
g
重力加速度越大，图线斜率越小 ，所以参观“南开大学”的同学所测得的实验结果对应图线 B，A 正确，B 错
误；由图乙可知，a、b 两摆球的振动周期之比为 2:3，C 错误；由于 a、b 两摆球在同一地，重力加速度相 7
等，根据 T2= 4π2 L，可得 a、b 两单摆的摆长之比为 4:9，D 正确。 g
低点一次，依次计数 1、2、3……当数到 20 时，停止计时，测得时间为 t；
E．多次改变悬线长度，并重复实验步骤 C、D；
F．以 t 为纵轴、l 为横轴作 t –l 图线。 2
2
[来源:Z_xx_]
（1）该同学根据实验数据，利用计算机作出 t2–l 图线如图所示。根据图线拟合得到方程 t2=404.0l+2.0。
A．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为 4:1 B．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为 2:1 C．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大 D．摆线经过最低点时，角速度不变，半径减小，摆线张力变大 【答案】AC 【解析】频闪照片拍摄的时间间隔一定，由图可知，摆线与障碍物碰撞前后的周期之比为 2:1，根据单
A．图甲中参观“南开大学”的同学所测得的实验结果对应图线 B B．图甲中图线的斜率表示所在位置的重力加速度 C．由图乙可知，a、b 两摆球的振动周期之比为 3:2 D．由图乙可知，a、b 两单摆的摆长之比为 4:9 【答案】AD
【解析】根据单摆的周期公式 T= 2π L ，可得 T2= 4π2 L，即图甲中图线的斜率为 4π2 ，由纬度越高，
【考点】单摆周期、自由落体
5．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是
6
A．甲、乙两单摆的摆长相等 B．甲摆的振幅比乙摆大 C．甲摆的机械能比乙摆大 D．在 t=0.5 s 时有正向最大加速度的是乙摆 E．由图象可以求出当地的重力加速度 【答案】ABD 【解析】由图可知，两单摆的周期相同，同一地点的重力加速度相同，则两单摆的摆长相等，A 正确； 甲摆的振幅为 10 cm，大于乙摆的振幅 7 cm，B 正确；两摆的质量未知，故无法比较机械能的大小关系，C 错误；在 t=0.5 s 时，甲摆经过平衡位置，加速度为零，乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速 度，D 正确；由于不知道单摆的摆长，故无法求出当地的重力加速度， E 错误。 【考点】振动图象、单摆的能量、用单摆求重力加速度[来源:学|科|网Z|X|X|K] 6．有两个同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自在那里 的物理实验室利用先进的 DIS 系统较准确地探究了单摆周期 T 和摆长 L 的关系。然后他们通过互联网交流 实验数据，并由计算机绘制了 T2–L 图象，如图甲所示。已知天津市比上海市的纬度高。另外，参观“复旦大 学”的同学还利用计算机绘制了实验用的 a、b 两个摆球的振动图象，如图乙所示。则下列说法中正确的是
用单摆测量重力加速度ppt课件
3.关于单摆图像，回答下列问题
(1)造成图线不过坐标原点的原因可能是
____测__量___摆__长__时___漏__掉___了__摆___球__的__半___径____。 (2)由图像求出的重力加速度g＝__9__.8__7__m/s2(取π2＝9.87)。 (3)如果测得的g值偏小，可能的原因是____B____。
如图甲所示，在摆球运动的 最低点位置的左右两侧分别 放置一激光光源与光敏电阻， 光敏电阻与某一自动记录仪 相连，该仪器可以显示光敏电阻的阻值R随时间t变化的曲线，如图乙所 示。摆球摆动到最低点时，挡住激光使得光敏电阻的阻值增大(或I小)， 从t1时刻开始，再经过两次挡光完成一个周期，故该单摆的振动周期为 2t0。
A.测摆长时摆线拉得过紧 B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C.开始计时时，停表过迟按下 D.实验时误将49次全振动记为50次
4.用单摆测量重力加速度的创新实验方案
人工计数时，需要在摆球经过最低点时按下停表，但是在实际操作中，经常 会过早或过晚按下停表，导致误差较大，因此可以用自动计数代替人工.
1、在《用单摆测定重力加速度》的实验中，以下各实验步骤中有
错误的是（ ）
A．在未悬挂好摆球之前先测好摆长; B．测得的摆长为10cm;
BDA
C．将摆球拉离平衡位置，最大偏角小于5º，让摆球在竖直平面内
振动;
D．当摆球第一次通过平衡位置时开始计时，以后摆球每经过平
衡位置都计数，数到30时停止计时，所测时间即为单摆振动30个
周期的时间 .
2．某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验 中进行了如下的操作： (1)用游标尺为10分度(测量值可精确到0.1 mm) 的游标卡尺测量摆球直径，游标卡尺的示数如 图甲所示，摆球直径为________ cm。把摆球用 细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算 得到摆长l。 (2)用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且 到达最低点时开始计时并计数为0，单摆每经过 最低点计数一次，当数到n＝60时停表的示数如 图乙所示，该单摆的周期是T＝________ s(结 果保留3位有效数字)。
用单摆测量重力加速度实验报告
测量摆球直径
双击打开千分尺或者游标卡尺窗口，点击开始测量按钮，将小球拖入进行测 量。
测量完成后关闭窗口
调节摆线长度
双击米尺打开米尺测量窗口，双击单摆打开单摆窗口
按住单摆窗口中摆线末端的旋钮调节摆线长度，在米尺窗口中读出摆线长度
测量摆动周期
打开单摆窗口和电子秒表窗口。拖动小球使其摆动，使用秒表测量周期
填写实验数据
点击“记录数据”按钮，将实验所测得的数据填入到实验数据表格中
六、思考题
1.测量单摆周期要测几十次，而不是一次为什么？
2.摆长是指哪两点间距离？如何测量？
3.为什么计时应以摆球通过平衡位置开始计算？
七、参考资料
吴泳华，霍剑青，熊永红.《大学物理实验》第一册.高等教育出版社.2001.
二、实验原理
1、单摆的一级近似的周期公式为
由此通过测量周期T,摆长l求重力加速度。
2、不确定度均分原理
在间接测量中，每个独立测量的量的不确定度都会对最终结果的不确定度有贡 献。如果已知各测量之间的函数关系，可写出不确定度传递公式，并按均分原理， 将测量结果的总不确定度均匀分配到各个分量中，由此分析各物理量的测量方法和 使用的仪器，指导实验。一般而言，这样做比较经济合理。对测量结果影响较大 的物理量，应采用精度较高的仪器，而对测量结果影响不大的物理量，就不必追 求高精度仪器。
单摆法测重力加速度
一、实验简介
单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研 究。本实验的目的是进行简单设计性实验基本方法的训练，根据已知条件和测量精 度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的 原理和应用，分析基本误差的来源，提出进行修正和估算的方法。
用单摆测重力加速度实验
L0线长
d直径 L＝L0＋ d/2(摆长)
t＝30T T周 期
g
4
T
2 2
l
L1 L2
L3
秒表
Байду номын сангаас用单摆测定重力加速度
实验目的：用单摆测定当地的重力加速度 实验原理：单摆做简谐运动时，其周期
l T 2 g
故有
4 l g 2 T
2
因此只要测出单摆的摆长和振动周期T， 就可以求出当地的重力加速度
实验步骤
1、组装单摆：取绳穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔 大的结，然后悬挂于支架上，注意：单摆的悬挂端不 应随意乱绕，应呈“点“悬状态。
2、在摆球自由下垂状态时测摆线长（用米尺），再用 游标卡尺测摆球半径（先测直径，再由r＝d/2计算） ，则摆长为L＋r。
3、把单摆拉开一个小角度释放，力求在一个平面内摆 动，计时的起、终时刻都在平衡位置，用秒表测出 单摆完成n次全振动所用的时间t，则T＝t/n，反复测 几次，算出周期的平均值。
4、把测得的周期（平均值）和摆长的数据代入公式， 计算重力加速度的值 5、变更摆长，重复上述步骤，计算出每次实验的重力 加速度。最后，求出几次实验得到的重力加速度的 平均值，即可看作本地的重力加速度
用单摆测量重力加速度实验报告
⽤单摆测量重⼒加速度实验报告单摆法测量重⼒加速度创建⼈：系统管理员总分：100报告⼈：宋宇⼷学号： 20191113705 分组： A分组序号：5 ⼀、实验⽬的[线上学习不⽤写]⼆、实验仪器[线上学习不⽤写]三、实验原理[线上学习不⽤写]四、实验内容[线上学习不⽤写]五、数据处理实验内容：单摆的设计和研究★(1) 原始数据本实验所测得数据如下：★(2) 计算单摆摆长(1)摆长的平均值L(单位：cm)=93.9(2)摆长的不确定度U(L)为(单位：cm)=0.05★(3) 计算单摆周期(1)单摆周期平均值T(单位：s)=1.98(2)周期的不确定度(s)=0.21★(4) 计算重⼒加速度g(1)根据单摆周期公式计算重⼒加速度g(单位：)=9.5(2)加速度g的不确定度Ug(单位：)=0.45六、思考题1. 实验中为了较⼩测量的误差，操作中的注意事项有哪些？1.视线与尺平⾏，确保读数准确。
2.多次测量，减⼩误差3.对测量结果影响⼤的物理量⽤精度较⾼的仪器测量4.做实验时精⼒⾼度集中2. 根据实验结果，尝试分析实验中产⽣误差的主要原因。
1.尺⼦精确度不够，会产⽣误差2.计时时⽆法准确计时导致⼀定误差3.实验⼈员⾃⾝未能准确读数和计算⼋、实验总结:该实验本⾝难度系数并不⾼，⾼中也涉及学习过相关内容，但对实验数据的精确度要求还是较⾼的。
虽然实验过程较简单，但还是要对实验数据的测量有着较⾼要求，需要记录每⼀个数据。
同时本次实验也让我重新回顾了游标卡尺和螺旋测微器的使⽤和读数⽅法，收获颇多。
九、原始数据：1.单摆摆长：93.9cm；2.摆球直径（游标卡尺）：21.00cm （螺旋测微器）：19.516cm3.50个周期：95.00s、98.00s、99.60s、101.20s、99.80s。
重力加速度的测定
实验二重力加速度的测定一、单摆法实验内容1．学习使用秒表、米尺。
2．用单摆法测量重力加速度。
教学要求1.理解单摆法测量重力加速度的原理。
2.研究单摆振动的周期与摆长、摆角的关系。
3.学习在实验中减小不确定度的方法。
实验器材单摆装置（自由落体测定仪），秒表，钢卷尺重力加速度是物理学中一个重要参量。
地球上各个地区重力加速度的数值，随该地区的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。
一般说，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北两极，重力加速度的值越大，最大值与最小值之差约为1/300。
研究重力加速度的分布情况，在地球物理学中具有重要意义。
利用专门仪器，仔细测绘各地区重力加速度的分布情况，还可以对地下资源进行探测。
伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动，用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间，他发现连续摆动的圣灯，其每次摆动的时间间隔是相等的，与圣灯摆动的幅度无关，并进一步用实验证实了观察的结果，为单摆作为计时装置奠定了基础。
这就是单摆的等时性原理。
应用单摆来测量重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质，即决定于重力加速度g和摆长L，只需要量出摆长，并测定摆动的周期，就可以算出g值。
实验原理单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。
在摆长远大于球的直径，摆球质量远大于线的质量的条件下，将悬挂的小球自平衡位置拉至一边（很小距离，摆角小于5°），然后释放，摆球即在平衡位置左右作周期性的往返摆动，如图2-1所示。
θ图2-1 单摆原理图摆球所受的力f 是重力和绳子张力的合力，f 指向平衡位置。
当摆角很小时（θ<5°），圆弧可近似地看成直线，f 也可近似地看作沿着这一直线。
设摆长为L ，小球位移为x ，质量为m ，则sin θ=Lx f=psin θ=-mgL x =-m Lgx （2-1） 由f=ma ，可知a=-Lgx 式中负号表示f 与位移x 方向相反。
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的周期，可由 T 2～L 图线的斜率求出 g 值。 当摆动角度θ较大（θ>5°）时，单摆的振动周期 T 和摆动的角度θ之间存在下 列关系
T = 2π
2 2 2 L θ 1 1 3 2 θ + sin 4 + L 1 + sin g 2 2 4 2 2
2． 对同一单摆长度多次进行测量周期，用计算法求重力加速度。 测量数据如下表： 名称 次 数 1 2 3 平均值 由（2－2 a－2）式计算 g 值，用误差传递公式计算出误差，将结果表示成 g＝ g ±Δg L(cm) |ΔL|(cm) 50T(s) T(s) |ΔT|(s)
的形式。 3．研究周期与摆动角度的关系 测量数据如下表应超过多大？若要用精度为 0.1 秒的秒表测周期，应连续 测多少个周期？
o
3．测量周期时有人认为，摆动小球通过平均位置走得太快，计时不准，摆动小球
通过最大位置时走得慢，计时准确，你认为如何？试从理论和实际测量中加以说明。
4．要测量单摆长度 L，就必须先确定摆动小球重心的位置，这对不规则的摆动球
来说是比较困难的。那么，采取什么方法可以测出重力加速度呢？
θ
50T(s) T (s)
θ 可使用坐标纸来做 T～sin2 2 图,求直线的斜率，并与 π 2
L 作比较，验证（2－2 a g
－3）式。 思考题
1．摆动小球从平衡位置移开的距离为单摆长度的几分之一时，摆动角度为 5 ？ 2．用长约 1 米的单摆测重力加速度，要求结果的相对误差不大于 0.4% 时，测量
L T = 2π g
mg sinθ θ mg 图 2－2 a－1 mg cosθ θ L
（2－2 a－1）
g = 4π 2
L T2
（2－2 a－2）
式中 L 为单摆长度。 单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离； g 为重力加速度。 如果测量得出周期 T、单摆长度 L，利用上面式子可计算出当地的重力加速度 g。从上
实验内容 1． 研究周期与单摆长度的关系，并测定 g 值。 （1）用游标卡尺测量摆动小球直径 d；测三次，取平均值。 （2）用光电计时装置测时间。 （3）取细线约一米，使用镜尺来测量单摆长度 L。
（4）取不同的单摆长度（每次改变 10cm） ，拉开单摆的小球，让其在摆动角度小 于 5°的情况下自由摆动，用计时装置测出摆动 50 个周期所用的时间 t。在测量时要注 意选择摆动小球通过平衡位置时开始计时。 2．对同一单摆长度 L，在θ<5°的情况下采用多次测量的方法测出摆动小球摆动 50 个周期所用的时间，可以计算出周期 T，研究摆动角度θ和周期 T 之间的关系，略去
实验二(a)
实验目的
重力加速度的测定（用单摆法）
1．学习镜尺、光电计时装置的使用。 2．掌握用单摆测量重力加速度的方法。 3．研究单摆的周期与单摆的长度、摆动角度之间的关系。 4．学习用作图法处理测量数据。 实验仪器 单摆，光电计时装置，镜尺，钢卷尺，游标卡尺。 实验原理 一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。当细线 质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的 长度小很多时，此种装置称为单摆，如图 2－2 a－1 所 示。如果把小球稍微拉开一定距离，小球在重力作用下 可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复运动所用 的时间称为一个周期。当摆动的角度小于 5 度时，可以 证明单摆的周期 T 满足下面公式
110.0 … 根据以上数据可以在坐标纸上作 T 2～L 图，从图中知 T 2 与 L 成线性关系。在直线上选 2 2 2 取两点 P1(L1,T12)和 P2(L2,T22)，由两点式求出斜率 k = T2 − T1 ，再从 k = 4π 求得重力加 g L2 − L1 速度，即
g = 4π 2 L2 − L1 T22 − T12
sin 4
θ 及其后各项，则
4
T = 2π L g
θ 1 1 + sin 2 4 2
（2－2a－3）
数据处理 1．研究周期 T 与单摆长度的关系，用作图的方法求 g 值 （1）计算摆动小球直径 d = 1 (d1 + d 2 + d 3 ) ； 3 （2）记录不同单摆长度 L 对应的周期。 L(cm) 100.0 50T(s) T’ (s) T(s) T2(s2)