大学物理仿真实验 单摆测加速度

物理仿真实验报告

——利用单摆测量重力加速度

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。本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，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及进行修正的方法。

二、实验原理：

单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为

由此通过测量周期摆长求重力加速度。

三、实验所用仪器：

游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线(尼龙线)、钢球、摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制)、天平(公用)

四、实验内容：

1.选取适当的摆长，用米尺测出摆长与小球总长s。再对钢球直径d进行测量，

用游标卡尺对其测量6次，取平均值。

2.测出连续摆动10次的总时间10T，共测5次。

3.求出重力加速度：用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g<

1%.。

4.写出结果表示，对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实

验结果是否达到设计要求.

注：假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s;

米尺精度△

米≈0.05cm;卡尺精度△

卡

≈0.002cm;千分尺精度△

千

≈0.001cm;秒

表精度△

秒

≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左

右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△

人

≈0.2s.

五、数据处理及实验结论：

数据记录如下：

摆线长s：90.00cm

平均摆球直径d：1.652cm

l:s-d/2=89.174cm

10周期平均值10T：18.896s

T=1.8896s

利用周期公式：g=9.860m/s2

误差分析：E=△g/g*100%=0.61%<1%

摆线长s：

平均摆球直径d：1.652cm

l:s-d/2=69.174cm

10周期平均值10T：16.586s

T=1.6686s

利用周期公式：g=9.808m/s2

误差分析：E=△g/g*100%=0.09%<1%

六、误差分析：

单摆只在最大摆角小于等于5°时，单摆的振动才可以近似看为为简谐振动。这时视为简谐振动的误差非常小，因为在回复力公式推导时，只有在摆角θ小于等于5°时才有sinθ=[近似相等]=tanθ=θ[弧度]=X/L，有：F=-X(mg/L)，即回复力与离开平衡位置的位移大小成正比，方向相反，振动为简谐振动。因此，单摆摆角会产生误差。

空气的粘滞阻力并不影响摆动的周期，所以没有造成误差。

由于悬线的质量远小于铁球质量，所以产生的误差可以忽略不计。

七、思考题：

a电流常数 b临界温度 c保护电阻碍

d分流器 e灵敏度 f电压常数 g阻尼 h停止工作i运动

1.由于测量方法和对象不同,选择检流计不仅要求_ _灵敏度__合适,

,而且要求测量回路电阻与_阻尼_匹配;

2.在被测电流大小未知的情况下,使用检流计时,应注意配一

只__分流计__或串一直很大的__保护电阻__,才能进行测试.当确信不会损坏。

检流计时,再提高检流计的灵敏度,直到直接接通为止.