单摆的周期实验报告

深圳大学实验报告

课程名称：大学物理实验（三）

课程编号：

实验名称：基础设计性实验2

单摆的运动周期

学院：

组号指导教师：

报告人：学号：班级：

实验地点实验时间：

实验报告提交时间：

测量单摆周期

思路：单摆运动的本质是简谐运动，因此它的运动具有周期性，往返时间相同。选择一个线长，摆球质量都一定的摆锤（L=75cm m=15g），测摆锤往返N次的时间T，则此单摆的周期为：t=T/N.

但实验室中的光电门传感器记录的数据是单摆往返一个周期所用的时间，因此可以利用测量多个周期，求平均周期。

单摆的周期。

要研究单摆的周期跟某一变量是否有关系，必须使其他变量或因素不变，因此须采取控制变量法。

单摆的周期是否与摆线长度有关

思路：让摆球的质量(m=10g)、体积不变，摆动的幅度不变，摆线的粗细不变，取3根相同材料、长度不同(L1=47cm, L2=64cm, L3=75cm)的摆线和摆球分别从某一高度释放，α＜5°，利用传感器和Datastudio获得三次摆动的周期，进行比较。

单摆的周期是否与摆球的质量有关

思路：众可能制约因素不变，取摆长相同(l=75cm)、质量不同(m1=5g, m2=10g, m3=15g)的摆球从同一高度释放。利用传感器和Datastudio获得单摆周期，进行比较。

单摆周期是否与摆线粗细有关

思路：众可能制约因素不变，取摆长相同、质量相同、摆线粗细不同(1-6根线)的摆球从同一高度释放，利用传感器和Datastudio获得单摆周期，进行比较

选用仪器

选择L=50cm，m=10g的单摆，设摆线的宽度为d，分别测了d, 2d, 3d, 4d, 5d, 6d时的单摆周期，并记录数据

三、数据记录及数据处理

m-15g L=75cm

由公式与数据得m测=

ΔN=%

平均值：T=

m=10g L=75cm

由周期公式与数据得：L=

ΔN=%

平均值：T=

m=10g L=64cm

由周期公式与数据得：m测=

ΔN=%

平均值：T=1,6118s

m=10g L=47cm

由周期公式与数据得：m测=

ΔN=%

平均值：T=

3,3,1 L=75cm m=5g

由周期公式与数据得：m测=

ΔN=0,5%

平均值：T=

L=75cm m=10g

由周期公式与数据得：L=

ΔN=%

平均值：T=

L=75cm m=15g

当L=75cm，m=5g 10g 15g时

T1= T2= T3=

平均值：T=

标准差：ΔT=

理论值：T= ΔN=%

L=50cm m=10g

d :

2d:

3d:

4d:

5d

:

6d：

d : T= L=

2d : T= L=

3d : T= L=

4d : T= L=

5d : T= L=

6d : T= L=50,8cm

平均值：T= L=

理论值：T= L=50cm

ΔN(T)=% ΔN(L)=%

四、实验结论

当m=15g L=75cm时，单摆周期：T=

. 当m=10g时，L=47cm， T=1,4306s

L=64cm T=

L=74cm T=

当L=75cm时 m=5g T=

m=10g T=

m=15g T=

平均值：T= 标准差：τ=

理论值：T= ΔN=%

d : T= L=

2d : T= L=

3d : T= L=

4d : T= L=

5d : T= L=

6d : T= L=50,8cm

平均值：T= L=

理论值：T= L=50cm

ΔN(T)=% ΔN(L)=%

结论：单摆的摆线线长对单摆的周期有影响，两者之间的关系符合周期公式：

当单摆的摆线线长确定时，单摆的摆球质量和摆线粗细对单摆周期基本没有影响。