单摆法测重力加速度的实验研究论文

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用单摆测重力加速度问题研究

用单摆测重力加速度问题研究

用单摆测重力加速度问题研究宜州市祥贝中学 唐立基摘要:本文是应用单摆的周期公式测量当地重力加速度实验研究,通过介绍该实验的方法和步骤,并进行了实际测量实验,对该实验中的几个问题进行了简单探讨归纳,对中学物理测量重力加速度实验教学有一定参考价值。

1、实验器具实验使用器具有:单摆、铁架台、刻度尺、秒表、螺旋测微器等。

其中螺旋测微器又称千分尺;主要由测杆、螺杆、固定套杆和活动套杆组成。

测杆的一部分被加工成螺距为0.5mm 的螺纹,当它在固定套管中转动时,将前进或后退,活动套管和螺杆连成一体,其周边等分成50个分格。

螺杆转动的整数由固定套管上间隔0.5mm 的刻线去测量,不足一圈的部分由活动套管周边的刻线去测量。

所以用螺旋测微器测量长度时,读数分为两步,即:(1)从活动套管的前沿在固定套管上的位置,读出整圈数。

(2)从固定套管上的横线所对活动套管上的分格数,读出不同一圈的小数,二者相加就是测量值。

2、新课标内容要求本实验是应用单摆的周期公式测量当地重力加速度,通过本实验使学生认识到知识的重要性,同时使他们所学知识得以应用,从而培养他们的动手能力、激发他们的学习兴趣,为以后的学习和生活打下良好的基础。

3、实验目的①复习单摆知识,掌握螺旋测微器等器具的使用方法。

②理解单摆测重力加速度的实验原理。

③应用最小二乘法对实验数据进行处理。

4、实验原理与方法法①:如右图,设均匀小球质量为m ,其质心到单摆支点O 的距离为l ;作用在小球上的切向力的大小为mgsin θ,当θ角很小时,则sin θ≈θ,则切向力的大小为mg θ[1],又由牛顿第二定律质点运动方程:θmg ma -=切θθmg dtd ml -=22所以 θθlgdt d -=22 这是简谐振动方程,则该简谐振动角频率ω为: lg T==πω2 glT π2= 所以 224T lg π= , 测得摆球连续摆动n(n=50)个周期时间为t ,则n tT =,因此:2224tln g π=。

单摆测重力加速度的实验分析

单摆测重力加速度的实验分析

单摆测重力加速度的实验分析摘要:利用单摆测量重力加速度的实验是高中物理最为基本的实验之一。

学生在课本以及教师的指引下,按照规定步骤进行操作并记录下实验数据,最后计算得到重力加速度的值。

在此基础上思考实验存在的问题并对误差进行分析,真正理解实验的内涵。

关键词:单摆;重力加速度;高中物理;实验教学简谐运动是最简单的机械振动,不过对于学生来说却不是如此,他们对于简谐运动并没有很深刻的理解。

单摆作为从生活中抽象出来的一种物理模型,是简谐运动的最为典型的代表,同时也与人们的日常生活、生产实践密切相关。

引导学生探索单摆的周期关系。

一方面,可以加深对简谐运动规律和特性的理解,为学习电磁振荡、电磁波和光的性质打下基础;另一方面,还可以培养学生的实验探究能力,特别是创新设计实验和处理数据信息的能力,从而进一步培养学生的科学探究意识,提高学生的学科核心素养。

普通课程标准明确提出“知道摆周期与摆长和重力加速度之间的关系”。

然而,由于重力加速度随位置的变化很小,很难用实验方法研究单摆周期与重力加速度之间的关系。

因此,课程标准指出“通过实验探索单摆周期与摆长之间的定量关系”。

单摆是一种理想的物理模型,它由理想化的摆球和摆线组成。

可以把质量不计,并且不可伸缩的细线作为摆线;把密度较大而且球的半径比摆线的长度小得多的小球作为摆球,这样就可以把装置作为单摆实验的实验仪器。

这个实验是建立在这个公式的基础上的,有这个公式可以推得所要求的重力加速度,即所要测得的实验数据即为摆线长度L和白球摆动时间T。

了解了实验的原理之后,紧接着便需要了解实验的步骤。

这个实验的操作步骤相对来说没有很复杂,先用细线拴好小球,悬挂在铁架台上,使摆线自由下垂。

然后用用米尺和游标卡尺测出单摆摆长。

紧接着用手机计时器测出摆球摆动20次的时间t,算出周期T。

最后重复上述步骤多测几次实验数据。

步骤虽然不困难,但是这个过程中有许多的注意点:1.实验仪器的安装需要规范,确保做到小球自然悬挂处于悬垂状态。

[大学物理实验报告范文范例单摆法测重力加速度]单摆实验误差分析

[大学物理实验报告范文范例单摆法测重力加速度]单摆实验误差分析

[大学物理实验报告范文范例单摆法测重力加速度]单摆实验误差分析院学怀化实验报告验大学物理实年级班级专业系别班1202209物信系电信电信组别实验日期学号姓名02022-10-209104010某某张三1:实验工程单摆法测重力加速度6-【实验工程】单摆法重力加速度【实验目的】1.掌握用单摆法测本地生力加速度的方法。

2.研究单摆的系统误差对测量结果的影响。

3.掌握不确定度传递公式在数据处理中的应用。

【实验仪器】FB327型单摆实验仪、FB321型数显计时记数毫秒仪、钢卷尺、游标卡尺【实验原理】如果在一固定点上悬挂一根不能伸长、无质量的细线,并在线的末端悬挂一质量为m的质点,这就构成了一个单摆。

在单摆的幅角θ很小〔<5°〕时,单摆的振动周期T和摆长L有如下关系:l2(1)g单摆是一种理想模型。

为减小系统误差,悬线的长度要远大于小球直径,同时摆角要小于5°,并保证在同一竖直平面内摆动。

固定摆长,测量T和摆长即可求出g。

24gl211dlldll()或悬点到小球底式中:(线长加半径22)端距离减半径tT次全振动时间测周期,即:为减小周期测量误差,通过测量nn2ln24g(3)重力加速度测量计算公式:2t【实验内容与步骤】l,重复测量6次。

1.调整摆长并固定,用钢卷尺测摆线长度2.用游标卡尺测摆球直径d,重复测量6次。

3.调单摆仪底座水平及光电门上下,使摆球静止时处于光电门中央5(n=20)次测量单摆在摆角4.时〕的情况下,单摆连续摆动n〔振幅小于摆长的1/12t。

要保证单摆在竖起平面内摆动,防止形成圆锥摆,等摆动稳定后开始计时。

的时间g.计算的平均值,并作不确定度评定。

5【数据处理】由原始数据记录表,各直接测量量结果如下:USU22平均值被测量UUUB仪ABAl0.11360.990.1020.05(cm)d0.0030.0021.3970.002(cm)t()0.010631.5680.0010.011612)某S(某其中:i61i11dll=60.99+故:0.699=61.69(cm)2l61.6922222)8120(cmg4n97743.142.2231.568t1122220..0030.113U(l113)0U(d)U(cm)摆长不确定度:l44U0.113l100%0.18U(l)%100%摆长相对不确定度:r61.69lU0.011t100%0.035%U(t)100%时间相对不确定度:r56831.t重力加速度不确定度:22UU222tl)1.89(cm281977.0.001840.00035gUgtl1.92g).9%U(1100% 9)81.g977.(cm故:,r8.977【实验结果与分析】测量结果:用单摆法测得实验所在地点重力加速度为:2) (cm98g977.1.U(g)1.9%r实验分析:怀化学院实验数据记录纸实验名称:单摆法测重力加速度实验时间:2022年9月20日___物信系___系09级电信专业1班教师签名:某学号三姓名张数据记录:数据记录表用钢卷尺测摆线长度表1.l()0.05mm钢卷尺仪12345661.1160.8861.0060.9260.9061.10(cml)表2.用游标卡尺测摆球直径d数据记录表()0.02mm游标卡尺仪123456d(cm)1.3941.4001.3961.3961.3981.398t数据记录表测摆动次的时间3.表20n()0.001秒数字毫秒仪仪123456 t()31.54931.57831.57631.57231.5731.564。

“单摆测重力加速度”的实验研究与误差分析

“单摆测重力加速度”的实验研究与误差分析
1 . 其 他 因素 的影 响 .4
若忽 略 其 二 级近 似 修 正项 ,设 重 力加 速 度 的 测 量值
为 g ,则有 ’

√・s √ +n= ci 2 1罢
则 : L 2 其中三 长,g  ̄hJ Z 有g 4 / , 2T 为摆  ̄ / n 。  ̄/
收稿 日期 :2 1-42 0 10.6
L -告+ 三 [吉c =1
作者 简介 :王金德 ( 9 5 ) 16 - ,男,河北 沧州人 ,河北沧州师范学院物理与 电子信息 系副教授 ,主要承担物理教学论 、多媒体教 学技术课程的教学。
第 3期
王金 德 :“ 单摆测重 力加 速度 ”的实验研 究与误差分析
17 2
由 ( )式 ,悬 线 质量 的影 响使重 力加 速度 测 量值 偏 1 小 。对摆 球 半径 的影 响 ,可令 :0 行修 正 进
上 (十2 2 1 r ) >
越 小 ,周 期 测 量 也就 越 准 确所 以实 验应 从 平 衡位 置
王 金 德
(沧州师范学院 物理与电子信息系,河北 沧州 010 60 1)
摘 要 :以 “ 摆 测重 力加速度 ” 的力 学实验 为例 ,从误 差 理论 出发 ,讨论 怎样 减 小测量 单
单 摆 实验 ; 重 力加速度 ; 误 差分析 ; 实验 设计
误 差 以及 对单摆 测 重 力加 速度 实验 的最 优化设 计 。
寻 找误 差 的 主要 来源 ,运 用 误差 理 论 ,提 出减 小 误
差 的问题 ,提 高实 验精 度 的手 段 、方法 和 措施 。遵
循 的原则 是 :“ 力求 用最 小 的代价 ,来 获取最 佳 的效
为摆 球质 量 , /为悬 线质 量 ,在 要 求较 高 的单摆 2

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)

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。

关于用单摆测重力加速度的研究

关于用单摆测重力加速度的研究

关于“用单摆测重力加速度”相关问题的研究(楚雄师范学院物理与电子科学系应用物理班张平 20101043108)摘要在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,我们用眼睛目测所拉开的摆角的度数,这样很容易造成较大的操作误差。

可能每次拉开摆角的度数都是不一样的,会造成测量数据的偏差。

另外,停表时间也会影响到测量数据的精确度,不可能每一次都很准确的在平衡位置停表。

关键词单摆重力加速度摆角平衡位置误差引言在没有精确的测量仪器的情况下,同学们在普通物理实验室里都无法较准确的获得实验数据。

一、实验目的1.学习使用停表和周期测定仪2.测量当地的重力加速度3.研究单摆的周期和摆长、周期和摆角的关系4.学习将实验结果用线性化的图线表示出来二、实验仪器J—LD33型单摆、钢卷尺、停表、游标卡尺、J—T25型周期测定仪、光电门及架子。

使用停表时的注意事项:1.使用前先上好发条,但不要过紧,以免损坏发条;2.按表时不要用力过猛,以免损坏机件;3.回表后,如果指针不指零,应记下其数值(零点读数),实验后从测量值中将其减去;4.要特别注意防止摔碰停表,不使用时应将停表放在盒子里。

三、实验原理1.测重力加速度把一个小球拴在一根细长的线上,线上端固定,如果细线质量比小球小很多,而小球的直径又比细线的长度小很多,则此装置称为单摆。

(如下图示)θmgma-mgdtdmlϑθ-=22θθlgdtd-=22这是一简谐振动方程。

频率ω与振动周期T及摆长L的关系为:lg=T=πω2由此公式可以得到:glπ2=T测出摆长L、周期T,代入上式即可求出当地的重力加速度。

LgTTLg222244ππ=⇒=这表示了2T 和L 之间具有线性关系。

实验中测出各种摆长和对应的周期,作出2T —L 图线,则可从图线的斜率求出g 值。

2.周期T 和摆角θ之间的关系有振动理论推导可得: ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛+T =T 2sin 43212sin 21142220θθ其中0T 为θ接近0°时的周期。

物理论文:单摆测重力加速度中圆周摆对实验的影响

物理论文:单摆测重力加速度中圆周摆对实验的影响

实验原理
单摆测重力加速度的公式:g =
4������ 2 (������1− ������2 )
2 −������ 2 ������1 2
.........................1
圆周摆
下面讨论单摆做圆周摆运动的情况,圆周摆运动 可以看成单摆运动和匀速圆周运动的合成,此时单摆 偏离同一的角度平面最大。
如图所示:设圆周摆摆角为∠1(≤5������ ) ; 质量为 m; u;
重物
细线拉力为 T。圆周摆周期为 T;速度为 摆长为 L
圆周运动半径为 r;
对小球受力分析有:F cos ∠1 = mg F sin ∠1= ������向 ② 圆周运动半径: r = Lsin ∠1③

圆周运动速度:
u =
单摆测重力加速度中圆周摆对实验的影响 问题提出
课本原文: “保持单摆在同一平面内摆动。 ” 实验测重力加速时,实验要求单摆必须在同一平面内摆动。但是,由于实验 时不可能完全保证系统在同一平面内摆动,所以,在实验结果分析时,就会发现 实验测量结果与真实值有较大的偏差。 问题:当重物不在同一平面内摆动时,对实验结果有什么影响? 本文主要通过分析极限值,推广到一般过程!
1−cos ∠1 cos ∠1)×100% = (1 cos ∠1
− 1)×100%
对比 1 与 2 可知, 在用单摆测重力加速度时,当系统偏离竖直平面一定角度 做圆周摆运动时,测量的 g 的相对误差为 W;摆角越大,测量得到的 g 的相对误 差就越大。 故在实验中,系统由单摆向圆周摆过度时,周期 T 减小,实际测得的 g 大于 当地真实的 g,所以在单摆实验中,要求控制单摆系统在同一竖直面内摆动。
附:圆周摆的应用 1. 溜冰运动中在双人花样滑冰运动中,有时会看到被男运动员拉着的女运 动员离开地面在空中做圆周摆运动,这里面就涉及到了圆周摆; 2. 用圆周摆验证向心力的公式; 3. 机械工程中的圆锥滚子轴承,他可以承受很大的径向载荷和轴向载荷。 4. 生物医药工程中的离心调整器; 5. 混凝土罐装车。

单摆法测重力加速度的系统误差分析与修正

单摆法测重力加速度的系统误差分析与修正

单摆法测重力加速度的系统误差分析与修正摘要:单摆法是用来测重力加速度的一种常用方法,但是它存在着一些系统误差。

本文分析了这些系统误差的来源,提出了一种新的修正方法来消除单摆法测量重力加速度时的系统误差。

介绍:重力加速度的测量是地球物理学研究中的重要内容,它与地质构造和环境变化有关,因此精确测量重力加速度是必不可少的。

我们知道,单摆法是一种测量重力加速度的常用方法,但它存在着一些系统误差。

为了精确测量重力加速度,本文研究了单摆法中的系统误差来源,并提出了一种新的系统误差修正方法。

系统误差来源:单摆法测量重力加速度时,主要受误差源的影响有:1.质量不均匀分布,即单摆摆杆里可能有均匀质量分布和非均匀质量分布两种情况。

2.地心引力,地心引力是由地球自身重力作用于各物体,它会影响测量结果。

3.重力加速度延迟,单摆法质点传感器一定时间内较慢地反应重力加速度变化。

4.各自测量仪器本身的精度、稳定保证,比如,单摆仪的计算性能,重力数据的采集精度,仪器的可靠性等。

系统误差修正方法:针对单摆法测量重力加速度时存在的系统误差,本文提出了一种新的修正方法,采用坐标变换和几何拟合相结合的方法,将系统误差校正为均值为0,方差为系统误差的实验数据,提高了单摆法测量重力加速度的精度。

实验结果:为了验证所提方法的可行性,本文进行了实验。

实验结果表明,采用本文提出的修正方法,可以有效消除单摆法测量重力加速度时的系统误差,从而提高测量重力加速度的精度。

结论:本文分析了单摆法测量重力加速度时存在的系统误差,并提出了一种新的系统误差修正方法,通过实验证明,采用本文提出的修正方法可以有效消除单摆法测量重力加速度时的系统误差,得到更可靠的重力加速度测量结果。

单摆法测重力加速度的实验研究论文

单摆法测重力加速度的实验研究论文

u 单摆法测重力加速度的实验研究班级:15 学号:10141511、10141515 姓名赵佳辉、林泽升指导教师:彭庶修摘要:单摆法是测量重力加速度常用的方法之一,是一个不能伸长的轻质细线和悬挂在此线下端的重球构成。

在过程中将悬挂的小球拉离平衡位置,然后释放,摆球在平衡位置开始摆动。

此过程可测得单摆摆长L ,摆动周期T ,即可计算当地的重力加速度g 。

关键词:单摆;g 值;实验研究引言重力是地球对物体万有引力的一个分力有重力就产生了重力加速度。

重力加速度会随高度,纬度不同而变化,则测每个地方的重力加速度成为必要。

测重力加速度一般采用单摆,这种方法需测得周期、摆长、周期数、摆球的线度、摆角等,然而在测量中不同条件将产生不同的误差,应对每个误差进行分析,选择最准确的一组进行计算。

一、方案设计(一)物理模型与数学公式推导设在某一时刻,单摆的摆线偏离竖直线的角位移为θ,并规定摆锤在平衡位置的右方时,θ为正;在左方时,θ为负。

若悬线长为l ,则重力P 对点A 的力矩为θsin mgl M -= 负号表示力矩方向与角位移θ的方向相反,拉力F T 对该点的力矩 为零。

当角位移θ很小时(小于5°),sin θ≈θ,则摆锤所受的力矩 为θmgl M -=式中M 与θ的关系,恰似弹性力F 与位移x单摆的角加速度为Jmgl dt d θθ-=22式中J 是摆锤对悬挂点A 的转动惯量(2ml J =)。

因此,上式可写成022=+θθlgdt d上式表明,在θ很小时,单摆的角加速度与角位移成正比但方向相反,它与简谐运动的式子形式完全一样。

可见单摆的运动具有简谐运动的特征,因而也是简谐运动。

可得单摆的角频率和周期分别为22dt d JM θ=F TmPPpL FT图1 单摆受力分析g m 2.00≈cm 5.1r ≈cm L 100≈g100m ≈2/8.7cm g ≈ρ330/103.1cm g -⨯≈ρ︒=3θ l g =ω gl T π2= 可见,单摆的周期决定于摆长和该处的重力加速度。

单摆法测重力加速度的系统误差分析与修正

单摆法测重力加速度的系统误差分析与修正

单摆法测重力加速度的系统误差分析与修正本文旨在探讨单摆法测重力加速度时所存在的系统误差以及对其进行修正的方法。

单摆法通常是一种观测测重力加速度的简单方法。

它由单摆、测力仪以及与之有关的数学模型构成。

因此,它有一定的系统误差。

为了提高测量精度,必须对其进行系统误差分析和修正。

首先,误差分析旨在确定系统误差的概率密度函数,以便对测量值进行误差分析。

它使用机器测量技术和数学技术来研究系统的不确定性。

除系统内的系统误差外,还要考虑外因因素,如测量时的环境条件、测量仪器的不稳定性、测量系统的传递过程及其他变化。

其次,误差修正是在确定系统误差概率密度函数之后,使用数学技术对测量值进行修正的方法。

系统误差修正的目标是减小测量值的相对误差,以便提高测量精度。

单摆法测重力加速度系统误差分析与修正主要包括以下几个方面:一是克服单摆的摆动运动的误差,可采用特殊的电路来检测单摆状态,可以增强对单摆状态的检测精度,大大减小单摆周期测量的误差;二是消除测量仪器和装置本身造成的系统干扰,可以采用校准和误差补偿技术,从加速度测量误差中获取有用信息;三是消除外界环境因素对数据测量准确性产生的影响。

一般采用纠偏法,根据特定的环境因素,对测量结果进行系统性的修正。

四是将系统误差转化为精度的提高。

系统误差的改进可以提高整个系统的测量精度,并帮助改进数据处理中的精度。

本文针对单摆法测重力加速度时所存在的系统误差,提出了误差分析和修正的方法。

它们可以有效地克服单摆摆动运动的误差,消除测量仪器和装置本身造成的系统干扰,克服外界环境的干扰,实现系统误差的改善,从而有效地提高测量精度。

总之,系统误差分析和修正是提高单摆系统测量精度的有效方法,可以有效规避其存在的各种系统误差,从而提高测量精度。

单摆研究毕业论文讲解

单摆研究毕业论文讲解

毕业设计(论文)2012 届题目影响单摆周期因素的研究专业物理学生姓名学号指导教师论文字数11000字完成日期湖州师范学院教务处印制影响单摆周期因数的研究摘要:本文研究了单摆的周期受摆角、摆球的线度、介质黏度和介质密度参数的影响;作出了周期比随参数变化的曲线。

经计算表明:这些因数对周期的影响很小。

我们导出了一个简单、实用、精度高的理想单摆运动周期近似公式。

近似公式中的K=0.06224,与文献[1]提及的K值相近。

通过不断改变K值找到接近于实验数据的值为0.057。

并用这个近似公式求得的重力加速度g与标准值比较,结果表明:计算得到的重力加速度接近于标准值。

关键词:单摆,周期,参数,近似公式Impact factor of the pendulum periodAbstract: This paper studies the pendulum's period by the swing angle, swing the ball line degrees, medium viscosity and density parameters of the medium; to the cycle than the curve with parameter changes. The calculations show that: these factors have little effect on the cycle. We derive a simple, practical, ideal for high precision pendulum movement cycle approximate formula. Approximate formula K = 0.06224, with the literature [1] mentioned that the K values are similar. By changing the value of K is found close to the experimental data of 0.057. And use the approximate formula obtained with the standard value of acceleration due to gravity g, the results show that: the acceleration of gravity close to the calculated standard value.Keywords:pendulum, period, parameters, approximate formula目录前言 (1)第一章简谐振动-----单摆 (3)1.1 小角度下理想单摆公式的推导 (3)1.2 大角度下理想单摆公式的推导 (3)第二章影响单摆周期的因素 (5)2.1 摆角对单摆周期的影响 (5)2.2 摆球线度对单摆周期的影响 (6)2.3 空气黏度对单摆周期的影响 (7)2.4 介质密度对单摆周期的影响 (9)第三章单摆周期的测量 (11)3.1 实验仪器介绍 (11)3.2 装置与用法 (11)3.3 实验数据记录 (12)3.3.1 部分数据 (12)3.3.2 实验测得周期与理论值 (13)3.4 实验数据的近似公式 (15)3.5 结论 (18)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)前言单摆:质点振动系统的一种,是最简单的摆。

重力加速度的测量研究--大学物理实验期末论文

重力加速度的测量研究--大学物理实验期末论文

重力加速度的测量研究姓名:*** 学号:******** 班级:*********摘要:重力加速度是一个重要的物理常数,其值会随纬度和海拔高度的不同而不同。

准确测量不同地区的重力加速度在理论、生产和科学研究中都具有重要意义。

目前能够准确测量重力加速度的方法有很多种。

本文分析了传统多种测量重力加速度的方法,提出新的实验方法(用压力传感器测重力加速度),并对此方法进行了分析和应用。

最后比较了几种方法的特点,说明新方法的可行性。

正文:伽利略首先证明,如果空气摩擦的影响可以忽略不计,则所有落地的物体都可以以同一速度下降,也就是说物体都具有相同的加速度,这个加速度称为重力加速度g。

重力加速度是一个重要的地球物理常数。

准确测量它的量值,无论在理论上还是在科研和生产等方面都有极其重要的意义。

在历史上,人们曾经花费了很多的精力和时间来研究这个问题,如波兹坦大地测量研究所曾用凯特摆花了八年的时间,才正确地测得了当地的重力加速度。

现在我们高中就知道,重力是地球引力的一个分力。

地球是绕着自转轴旋转的因此地球上的物体就需要一个垂直于自转轴的向心力,这个向心力就只能由万有引力提供,即向心力是万有引力的一个分力,另一个分力就是重力。

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。

我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。

某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。

科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

常见的压力传感器有应压片压力传感器和压电式压力传感器(如下图):在《大学物理实验》(人民邮电出版社)的实验 3.2中我们已经学习了“压力传感器特性研究及其应用”。

该实验告诉我们,只要测出了传感器的灵敏度S,就能根据W=Uo×1/S(Uo为测出电压,S为压力传感器的灵敏度),且W=mg,从而得出g=W/m。

自制实验议对“单摆测重力加速度”实验研究

自制实验议对“单摆测重力加速度”实验研究

综合探讨·294·自制实验议对“单摆测重力加速度”实验研究王佳琳河北省石家庄市第二中学,河北 石家庄 050000摘要:测定重力加速度的实验课程教学过程中,同学们运用生活当中普通的日用材料制作成基本的单摆构架,同学们再运用自身制作的单摆构架展开具体的学习活动,同时使自己透彻把握实验设备的基本构造,熟知实验基本操作机理,而且懂得如何选取完整高效的实验器具,而且依托实验型探求过程,依托单摆装置测定重力加速度数值、实验过程中的相关因素,以及实验偏差的产生根源。

关键词:自制单摆构架;重力加速度;技术创新;知识探求 中图分类号:O314 文献标识码:A 文章编号:1000-7296(2017)11-0294-01依托单摆装置测定所在区域重力加速度数值,此种实验装置结构简单,便于实际操作,然而其还蕴含着如下问题:因为人的行为因素的存在,极易造成摆球的移动路径和摆球处于稳定状态时的具体位置不是在同一个平面之中,而且其振动幅度及摆动角度的产生不是很稳定;实验设备结构尽管很简洁,然而由于其过渡单纯,无助于诱导同学们的学习情趣的产生,做不到塑造我们学生对此类实验设备的正确选取能力;结束实验过程之后,同学们不可能清晰的辨析在利用单摆进行重力加速度数值测量时的偏差产生根源,不可认清单摆装置的摆动周期与哪类因素存在着紧密的关联性。

为了消除此种实验过程中的缺陷情况,我们选取自造的实验装置来改善和优化“单摆装置测重力加速度数值”的实验模式。

先粗略阐释一下利用单摆装置测定重力加速度数值的实验过程,某一单摆装置(如图1所示),倘若其细线本身的质量和摆球质量作比较相比照可视其为零,球体的直径和摆线的长度作比较能够达到忽略地步,如此的机构即称其为单摆装置。

外籍物理专家惠更斯获取了单摆装置的周期计算公式为依照单摆装置的周期计算公式可知。

依托图2的实验机构,测定出单摆机构的摆长z ,周期T ,即能够计算出本地的重力加速度数值。

【最新2018】单摆测重力加速度实验报告-范文模板 (6页)

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本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==单摆测重力加速度实验报告篇一:实验报告:用单摆测重力加速度实验报告:用单摆测重力加速度一、目的:学会用单摆测定重力加速度。

二、原理:在偏角小于5°情况下,单摆近似做简谐运动,其周期T?2?姓名L,由此可得g4?2L重力加速度g?,测出摆长L、周期T,代入上式,可算出g值。

T2三、器材:1m多长的细线,带孔的小铁球,带铁夹的铁架台,米尺,游标卡尺,秒表。

四、步骤:1、用游标卡尺测小铁球直径d ,测3次,记入表格。

2、把铁夹固定在铁架上端;将细线一端穿过小铁球的孔后打结,另一端固定在铁夹上,并使摆线长比1m略小;将做成的单摆伸出桌面外,用米尺测出悬吊时的摆线长L′(从悬点到小铁球顶端),也测3次,记入表格。

3、将摆球拉离平衡位置一段小距离(摆线与竖直方向夹角小于5°)后放开,让单摆在一个竖直面内来回摆动,用秒表测出单摆30次全振动时间t(当摆球过最低点时开始计时),也测3次,记入表格。

4、求出所测几次d、L′和t的平均值,用平均值算出摆长L?dt?L?,周期T?,230并由此算出g值及其相对误差。

5、确认所测g值在实验允许的误差范围之内后,结束实验,整理器材。

2篇二:利用单摆测量重力加速度实验报告《基础物理》实验报告学院:国际软件学院专业:软件工程 201X 年 12 月 20 日利用单摆来测量重力加速度二、实验原理单摆在摆角小于10°时的振动是简谐运动,其固有周期为T=2π,由此可得g= 。

据此,只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度值。

由此通过测量周期T,摆长l求重力加速度三、实验设备及工具铁架台(带铁夹),中心有孔的金属小球,约1m长的细线,米尺,游标卡尺(选用),秒表等。

四、实验内容及原始数据(一)实验内容1.在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结,将细线穿过球上的小孔,制成一个单摆。

大学物理实验报告-单摆测重力加速度

大学物理实验报告-单摆测重力加速度

大学物理实验报告-单摆测重力加速度一、引言在这次实验中,我们的目标是通过单摆来测量重力加速度。

听起来挺简单,但其实背后有很多值得我们深挖的知识。

这项实验不仅能让我们更好地理解物理原理,还能让我们亲身体验科学的魅力。

1.1 单摆的基本原理单摆,其实就是一个挂着小球的细绳。

我们通过让小球来回摆动,观察它的周期。

周期,就是小球从一边摆到另一边再回来的时间。

用公式算一下,能发现摆动周期与重力加速度有着密切关系。

想象一下,随着小球的摆动,空气中似乎充满了它的节奏,真是让人心动。

1.2 实验准备在实验前,我们得准备好一根绳子、一个小球和一个秒表。

看似简单的材料,却能组合出精彩的实验。

把绳子固定在一个高处,让小球自由摆动。

记得要把小球拉到一个小角度,这样才能保证实验的准确性。

每次摆动,我们都要认真观察和记录。

二、实验过程2.1 测量周期每次小球摆动时,我都拿着秒表,紧张地开始计时。

这个过程让我感觉像是在和时间赛跑。

每次记录周期,心里都有种说不出的期待。

我们重复几次,确保数据的可靠性。

小球的每一次摆动,都像是在给我传递信息,让我慢慢理解物理的美妙。

2.2 计算重力加速度接下来,我们将测得的周期代入公式,计算出重力加速度。

随着数字的变化,我的心情也随之波动。

最终结果显现出来时,那种成就感让人热血沸腾。

感觉自己仿佛成为了科学家,揭开了宇宙的一角。

2.3 数据分析我们将记录的数据整理成表格,进行分析。

曲线图、平均值……每一个步骤都带着挑战和乐趣。

通过图表,我看到了一种规律,仿佛自然在向我微笑。

数据背后,不只是冷冰冰的数字,还有我们努力的汗水与收获。

三、实验反思3.1 实验的意义这次实验让我明白,物理不仅仅是理论,它与我们的生活息息相关。

重力加速度并不是一个抽象的概念,而是无时无刻不在影响着我们的日常。

摆动的小球背后,是无数科学家的探索与发现。

3.2 未来的展望这次实验让我对物理产生了更深的兴趣。

未来,我希望能继续深入研究,探索更多自然现象背后的原理。

对单摆测重力加速度的探讨,毕业论文

对单摆测重力加速度的探讨,毕业论文

资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载对单摆测重力加速度的探讨,毕业论文地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容分类号 UDC 单位代码 10642 密级公开学号 2002466029重庆文理学院学士学位论文论文题目:对单摆测重力加速度的探讨论文作者:周全指导教师:周亚非讲师专业:物理学提交论文日期:2006年05月 26日论文答辩日期:2006年06月 03日学位授予单位:重庆文理学院中国· 重庆2006年06月Graduate Thesis of Chongqing University of Arts and SciencesThe Exploration for Measuring the Acceleration of Gravity by Simple PendulumCandidate: Zhou QuanSupervisor: ZhouYa-feiMajor: PhysicsDepartment of Physics & Information EngineeringChongqing University of Arts and SciencesJune 2006目录TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc136766440" 摘要 PAGEREF _Toc136766440 \h IHYPERLINK \l "_Toc136766441" Abstract PAGEREF_Toc136766441 \h IIHYPERLINK \l "_Toc136766442" 1 绪论 PAGEREF_Toc136766442 \h 1HYPERLINK \l "_Toc136766443" 1.1问题的提出及研究意义 PAGEREF _Toc136766443 \h 1HYPERLINK \l "_Toc136766444" 1.2国内外研究现状 PAGEREF_Toc136766444 \h 1HYPERLINK \l "_Toc136766445" 1.3本文研究的目的和内容 PAGEREF _Toc136766445 \h 1HYPERLINK \l "_Toc136766446" 2对单摆的周期公式进行修正PAGEREF _Toc136766446 \h 1HYPERLINK \l "_Toc136766447" 2.1传统周期公式 PAGEREF_Toc136766447 \h 2HYPERLINK \l "_Toc136766448" 2.2对单摆的周期公式进行修正PAGEREF _Toc136766448 \h 2HYPERLINK \l "_Toc136766449" 2.21对摆角的修正 PAGEREF_Toc136766449 \h 2HYPERLINK \l "_Toc136766450" 2.22对悬线质量的修正 PAGEREF _Toc136766450 \h 3HYPERLINK \l "_Toc136766451" 2.23对摆球质量分布的修正PAGEREF _Toc136766451 \h 3HYPERLINK \l "_Toc136766452" 2.24对空气浮力的修正 PAGEREF _Toc136766452 \h 3HYPERLINK \l "_Toc136766453" 2.25周期修正公式 PAGEREF_Toc136766453 \h 4HYPERLINK \l "_Toc136766454" 3 重力加速度的运算 PAGEREF _Toc136766454 \h 4HYPERLINK \l "_Toc136766455" 3.1赫尔默正常重力加速度公式PAGEREF _Toc136766455 \h 4HYPERLINK \l "_Toc136766456" 3.2 1930年国际正常重力加速度公式 PAGEREF _Toc136766456 \h 5HYPERLINK \l "_Toc136766457" 3.3 1980年正常重力加速度公式PAGEREF _Toc136766457 \h 5HYPERLINK \l "_Toc136766458" 3.4重力加速度随高度的变化PAGEREF _Toc136766458 \h 5HYPERLINK \l "_Toc136766459" 3.5计算出实验室的重力加速度值PAGEREF _Toc136766459 \h 5HYPERLINK \l "_Toc136766460" 3.5.1本地的纬度和海拔高度PAGEREF _Toc136766460 \h 5HYPERLINK \l "_Toc136766461" 3.5.2重力加速度计算值 PAGEREF _Toc136766461 \h 5HYPERLINK \l "_Toc136766462" 4测单摆的周期 PAGEREF_Toc136766462 \h 6HYPERLINK \l "_Toc136766463" 4.1实验内容 PAGEREF_Toc136766463 \h 6HYPERLINK \l "_Toc136766464" 4.2数据记录 PAGEREF_Toc136766464 \h 6HYPERLINK \l "_Toc136766465" 4.2.1空气密度 PAGEREF_Toc136766465 \h 6HYPERLINK \l "_Toc136766466" 4.2.2单摆自身的系数 PAGEREF _Toc136766466 \h 7HYPERLINK \l "_Toc136766467" 4.2.3摆球的密度 PAGEREF_Toc136766467 \h 7HYPERLINK \l "_Toc136766468" 4.2.4单摆的周期 PAGEREF_Toc136766468 \h 7HYPERLINK \l "_Toc136766469" 5比较和的精确度 PAGEREF_Toc136766469 \h 7HYPERLINK \l "_Toc136766470" 5.1计算出 PAGEREF_Toc136766470 \h 7HYPERLINK \l "_Toc136766471" 5.2计算出 PAGEREF_Toc136766471 \h 8HYPERLINK \l "_Toc136766472" 5.3比较它们的精确度 PAGEREF _Toc136766472 \h 9HYPERLINK \l "_Toc136766473" 6提出对实验的改进 PAGEREF_Toc136766473 \h 11HYPERLINK \l "_Toc136766474" 6.1减小单摆的摆角引起的误差PAGEREF _Toc136766474 \h 11HYPERLINK \l "_Toc136766475" 6.2减小悬线质量引起的误差PAGEREF _Toc136766475 \h 11HYPERLINK \l "_Toc136766476" 6.3减小摆球质量分布引起的误差PAGEREF _Toc136766476 \h 12HYPERLINK \l "_Toc136766477" 6.4减小仪器自身引起的误差PAGEREF _Toc136766477 \h 12HYPERLINK \l "_Toc136766478" 7结论 PAGEREF _Toc136766478 \h 13HYPERLINK \l "_Toc136766479" 致谢 PAGEREF_Toc136766479 \h 14对单摆测重力加速度的探讨物理学专业2002级周全指导教师周亚非摘要单摆测重力加速度是一个传统的经典力学实验。

完整word版重力加速度测定实验报告范文用单摆测定重力加速度的实验

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完整word版重力加速度测定实验报告范文用单摆测定重力加速度的实验重力加速度的测定一,实验目的1,学习秒表、米尺的正确使用,理解单摆法和落球法测量重力加速度的原理。

23,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,实验器材单摆装置,停表(精度为0.01),钢卷尺(精度为1mm),游标卡尺(精度为0.02mm)三,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。

θLθT=Fcofθf=FinF=mg单摆原理图,5°)指向平衡位置。

当摆角很小时(θ<摆球所受的力f是重力和绳子张力的合力,f,质某f圆弧可近似地看成直线,也可近似地看作沿着这一直线。

设摆长为L,小球位移为,则量为m某inLg某mginF=-某f==-mLLg某f=maa=-,可知由L某f与位移式中负号表示方向相反。

fa某ω==-单摆在摆角很小时的运动,可近似为简谐振动,比较谐振动公式:m2某dg20某A)tAco(某ω为振幅,,可得为初相。

,解得=,即002dtl)2)co(A某Aco(tco)At()(tT应有000L22L42πTg=4LT=于是得单摆运动周期为:或==2π即2Tgg又由于细线不是完全没有质量,他在外力作用下也不可能完成伸长,所以,单摆的重力加速度公式修正为1Ld224g2T四,实验步骤1,数据采集(1)测量摆长Ll,用游标卡尺测量小球的直径d,用米尺测量摆球支点和摆球顶点或最低点的间距则摆长1Lld2(2)测量摆动周期5放开,让其在一个铅直面内自由摆动,当小球通过平衡用手把摆球拉至偏离平衡位置约T。

,得到周期,再除以次全振动时间为位置的瞬间,开始计时,连续默数100t100(3)将所测数据列于下表中,并计算出摆长、周期及重力加速度。

关于用单摆测量重力加速度方法的研究

关于用单摆测量重力加速度方法的研究

数学大世界2010/10shu xue da shi jie数学大世界☆百家讲坛☆关于用单摆测量重力加速度方法的研究江苏省淮安市楚州中学黄鸿波用单摆测量重力加速度的方法是中学物理的一个演示实验,由于种种原因,学生对实验原理,特别对影响实验精确度因素的理解不够充分,本文从实验原理开始,主要对影响实验精确度因素进行分析,并且介绍了一些其它相关单摆的实验方法。

一、原理单摆,亦称“数学摆”。

在细线的一端拴一小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略,线的长度比球的直径长得多,这样就组成了一个单摆。

用单摆法测定重力加速度的值g ,其实通过测量单摆的摆长L 和周期T 就可间接的求出g 。

如果空气阻力不计,当摆角小于5度,单摆就做简谐振动,此时有公式因为摆角很小,我们一般取零级近似即取,所以,我们只需在所要求条件下测出T 与L 的大小,便可求出。

二、影响测量精确度的因素分析其实单摆是一种理想化模型,一般情况下所做的单摆并不标准,其测量的结果也不精确,影响起精确度的因素主要有以下几种。

1.摆线的伸缩性。

如果摆线的伸缩不能忽略,而其他条件都适合。

设摆线是劲度为K ,自由长度为L 的弹性线,建立极坐标系,则运动微分方程为:当θ很小,近似取sin θ=θ,cos θ=1,方程组变为:再利用积分便可求得周期,因此只有在摆线的伸缩不计、其它条件都满足的情况下,才能得到周期公式。

2.摆角偏大。

如果摆角较大,其它条件都满足时,设摆的最大摆角为θ0,则摆的机械能为:由此而得:上式为一无穷级数,只有当摆角较小,一般取小于5度,上式中第二项及以后的高次幂项完全可以忽略,此时周期成立;当摆角较大时,周期并不成立。

因此在做用单摆测量g 时,一定要注意摆角不能大于5度,否则会有很大误差。

3.空气的阻力。

如果在做单摆实验时,其它条件都满足,只有空气阻力不能忽略,在这种情况下,由于单摆摆球速率较小,可以认为空气阻力与摆球速率成正比,另外又因摆球位移为:,所以空气阻力为:(r 为阻力系数),所以单摆的运动微分方程为:两边同除以m 和l 后有:可见单摆所做的不是简谐运动。

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u 单摆法测重力加速度的实验研究
班级:15 学号:10141511、10141515 姓名赵佳辉、林泽升
指导教师:彭庶修
摘要:单摆法是测量重力加速度常用的方法之一,是一个不能伸长的轻质细线和悬挂在此线下端的重球构成。

在过程中将悬挂的小球拉离平衡位置,然后释放,摆球在平衡位置开始摆动。

此过程可测得单摆摆长L ,摆动周期T ,即可计算当地的重力加速度g 。

关键词:单摆;g 值;实验研究
引言
重力是地球对物体万有引力的一个分力有重力就产生了重力加速度。

重力加速度会随高度,纬度不同而变化,则测每个地方的重力加速度成为必要。

测重力加速度一般采用单摆,这种方法需测得周期、摆长、周期数、摆球的线度、摆角等,然而在测量中不同条件将产生不同的误差,应对每个误差进行分析,选择最准确的一组进行计算。

一、方案设计
(一)物理模型与数学公式推导
设在某一时刻,单摆的摆线偏离竖直线的角位移为θ,并
规定摆锤在平衡位置的右方时,θ为正;在左方时,θ为
负。

若悬线长为l ,则重力P 对点A 的力矩为θsin mgl M -= 负号表示力矩方向与角位移θ的方向相反,拉力F T 对该点的力矩 为零。

当角位移θ很小时(小于5°),sin θ≈θ,则摆锤所受的力矩 为θmgl M -=
式中M 与θ的关系,恰似弹性力F 与位移x
单摆的角加速度为J
mgl dt d θ
θ-=2
2
式中J 是摆锤对悬挂点A 的转动惯量(2
ml J =)。

因此,上式可写成
022
=+θθl
g
dt d
上式表明,在θ很小时,单摆的角加速度与角位移成正比但方向相反,它与简谐运动的式子形式完全一样。

可见单摆的运动具有简谐运动的特征,因而也是简谐运动。

可得单摆的角频率和周期分别为
22
dt d J
M θ=
F T
m
P
P
p
L FT
图1 单摆受力分析
g m 2.00≈cm 5.1r ≈cm L 100≈g
100m ≈2
/8.7cm g ≈ρ3
30/103.1cm g -⨯≈ρ︒
=3θ l g =
ω g
l T π2= 可见,单摆的周期决定于摆长和该处的重力加速度。

利用上式可通过测量单摆的周期以确
定该地点的重力加速
(二)实验仪器
单摆装置,电子秒表(s 01.0),游标卡尺(mm 02.0),钢卷尺(mm 1)。

(三)误差分析与仪器的选择及测量方法设计
1、对系统误差的估算
在实际实验中,质点用一摆球,用一根细线,尽管在制作中,使摆球尽量小,可以看成质点,悬线尽量细轻,其质量近于忽略,受力变化引起的摆长变化也忽略,但上述原因毕竟不能实现理想的数学模型。

加之空气浮力和空气阻力等诸多因素,都会对实验结果带来系统误差。

设摆线长度L ,质量为0m ;摆球半径为r ,质量为m ,密度为ρ;空气密度为0ρ 据此,修正公式为
式中28θ是取一级近似时的修约正项;ρ
ρ
0是考虑空气对对浮力和粘滞阻力引起
的修正,是理论推导和经验测定的;最后两项是把实际装置视为刚体绕定轴的运动面从理论上推导的。

若 令
可估算得
本实验要求准确度为0.5%=故上述各项系统误差可暂不考虑,待测出结果在讨论。

2、对量具的选择(测长度与时间)
电子秒表(s 01.0),游标卡尺(mm 02.0),钢卷尺(mm 1)。

3、测量方法的设计
4
-2
10
3.48⨯≈θ4-0
101.6⨯≈ρ
ρ40
2
2104.2652r -⨯≈-m
m L )65281(40220222m
m L r T L g -+++=ρρθπ3105-⨯
对摆长L ,不同的单摆装置有不同的测量方法。

本实验中摆长应是悬挂点与球心之间距离,即 L=l +d/2。

测量摆动周期的具体做法是:在单摆经过平衡位置瞬间开始按秒表计时,经过N 个整周期的时间单摆又同方向地经过平衡位置时,再按秒表钮终止计时。

在测50~100个T 0时,因为需要一个周期、一个周期地累计振动次数,就容易使人疲劳,而且常会数错。

用另一种测周期的方法———“渐进法”。

(1)先测30个周期(这一步骤仍需一个一个周期地数),由此得到的周期值当然不够精确,将其作为第一次近似值,用0T '表示,设300T '=58.45s ,则0T '=1.948S.(2)再预期大约100个整周期的时间,约需3min 以上。

让单摆重新平稳地摆动,设某次当它由左向右经过平衡位置时按下秒表按钮,秒表开始计时,经过3min 后再观察单摆。

当某次它又由左向右经过平衡位置时,再按动秒表按钮,秒表停止走动。

记下初、终时刻,即可得到n 个全振动的时间n t 。

设n t =202.85s 则 n=n t /0T '=202.85/1.948=104.1
可以认为次数n 应是整数,取104,于是算得T 0为
T 0=n t /104=1.950s
显然,T 0值比0T '值精确,而且避免了计读摆动次数过多带来的眼睛疲劳和容易失误的缺点,只须初、终两次按动表钮时力求准确即可。

实验时先不忙着揿秒表计数,而应该熟悉它经过平衡位置的情况,眼看而口念:“0”、“0” ……,使自己合着单摆振动的节凑而读音,等到有把握了然后在念到某个“0”时,再按下表钮,开始计算摆动次数,在终止计数时,也依上法按表钮,如此可减小测量误差。

在正式测量前,应先测单摆振动5个整周期的时间,共进行5~10次,从中判断出自己测量结果的重复程度如何,以决定是否能立即正式进行测量。

4、注意事项
(1)实验所用的单摆应符合理论要求,即线要细、轻、不伸长,摆球要体积小质量大(密度大),并且偏角不超过10度
(2)单摆悬线上端要固定,即用铁夹夹紧,以免摆球摆动时摆线长度不稳定。

(3)计算单摆振动次数时,以摆通过最低位置时进行计数,且在数“零”的同时按下秒表,开始计数。

这样可以减小实验误差。

(4)测量单摆周期时,应使单摆在同一平面内摆动,避免成为圆锥摆
(5)测量时间尽量一个人,由于测时间是,个人主观不同,时间相差也会很大。

b
二、实验验证设计方案
1、固定摆长下测量单摆振动周期(渐近法),然后计算求重力加速度g。

数据记录与处理表1.
123456求和t3060.19 60.13 60.09 60.14 60.17 60.15 360.87 数据记录与处理表2
/mm d /mm L/mm tn n T g Er 992.3 21.8 1003.2 196.8 98 2.008 9.821 0.35 综合表1与表2 的数据作处理得:
∴ g= 9.821 (m/s2)
若与本地重力加速度理论值 g=9.787m/s2相比较,则相对误0.35 % 。

2、研究单摆周期T2与摆长L的关系,进而用线性拟合求出重力加速度g。

数据记录与处理表3.
/mm d /mm L/mm123求和920.021.8930.958.1358.1558.17174.45 562.021.8572.944.1244.0944.15132.36 625.021.8635.947.2547.2247.22141.69 732.021.8742.950.1250.0850.11150.31 811.021.8821.954.9854.9954.96164.93 1110.021.81120.962.4362.4562.48187.36
1 2 3 4 5 6
L/m0.5730.6360.7430.8220.931 1.121 T2/S2 2.178 2.503 2.818 3.380 3.769 4.351
对表4 作线性拟合,得出斜率,相关系数,求出g值为9.771 m/s2,所作直线见下图。

与本地重力加速度理论值 g=9.787m/s2 相比较,相对误差为0.16% 。

三、结语
物理实验是一个训练学生动手能力的过程,这次物理设计性实验是一个很好的例子。

“单摆法测重力加速度”作为一个研究方案,较详细进行了物理模型的设计与公式的推导。

测量实验数据并对其进行了误差分析,测量出了当地重力加速度,两种方法测得结果误差均小于0.5%。

这增强学生的动手能力和思维能力,培养了自身独立思考问题能力。

参考文献:
[1] 钟江帆大学物理[M] 长春吉林大学出版社 2010、8
[2] 天津工业大学物理实验室编大学物理实验[M] 天津科学技术出版社 2005、1
[3] 陈守川大学物理实验教程 [M] 杭州淅江大学出版社 1995、1。

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