大学物理实验报告~单摆测重力加速度

1、大学物理实验报告单摆测重力加快度大学物理实验报告单摆测重力加快度大学物理实验报告单摆测重力加快度西安交通大学物理仿真切验报告利用单摆测重力加快度班级：姓名：学号：西安交通大学模拟仿真切验实验报告实验日期：2014年6月1日老师署名：同组者：无审批日期：实验名称：利用单摆丈量重力加快度仿真切验一、实验简介单摆实验是个经典实验，好多有名的物理学家都对单摆实验进行过仔细的研究。本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，依据已知条件和丈量精度的要求，学会应用偏差均分原则采用适合的仪器和丈量方法，学习积累放大法的原理和应用，分析基本偏差的根源及进行修正的方法。二、实验原理用一杜绝对挠性且长度不变、

2、质量可忽视不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。单摆在摆角小于5（此刻一般认为是小于10）的条件下振动时，可近似以为是简谐运动。而在实质状况下，一根不能够伸长的细线，下端悬挂一个小球。当细线质量比小球的质量小好多，并且小球的直径又比细线的长度小好多时，此种装置近似为单摆。单摆带动是知足下列公式：T2Lg从而能够推出：42LT2式中L为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；g为重力加快度。假如丈量得出周期T、单摆长度L，利用上边式子可计算出当地的重力加快度g。三、实验内容1.用偏差均分原理设计单摆装置,丈量重力加快度g.设计要求:依据偏差均分原理,

3、自行设计试验方案,合理选择丈量仪器和方法.写出详尽的推导过程,试验步骤.用自制的单摆装置丈量重力加快度g,丈量精度要求g/g1%.可供给的器械及参数:游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅丈量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).假定摆长l70.00cm;摆球直径D2.00cm;摇动周期T1.700s;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;依据统计分析,实验人员开或停秒表反响时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反响时间近似为人0.2s.对重力加快度g的丈量结果进行偏差分析和数据办理,查验实验结

4、果能否达到设计要求.研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等要素的关系,试分析各项偏差的大小.四、实验仪器单摆仪，摆幅丈量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4）单摆仪（1）摆幅丈量标尺（2）钢球（3）游标卡尺（4）五、实验操作用米尺丈量摆线长度+小球直径为92.62m（图5）；用游标卡尺丈量小球直径结果（图6）图（5）图（6）把摆线偏移中心不超出5度，开释单摆，开始计时，单摆摆过个周期后停止计时，记录所用时间；T=95.75s/50=1.915s图（7）六、数据办理及偏差分析（1）数据办理:1）周期的计算：T=95.75s/50=1.967s2）摆长的计算：钢球直径的丈量数据以下

5、表：丈量次数每次数据d（cm）均匀值d=d-d(cm)（cm）d11.6621.6870.02521.7020.01531.6720.01541.6720.01551.6920.01561.7210.039d0.021则d=1.687cm,d=0.024cm.所以有效摆长为：91.78cm,3）重力加快度的计算：由于:所以：=9.88查资料可知，西安地域的重力加快度约为9.79则相对偏差是E=g/g=0.9%1%，符合实验要求。（2）偏差分析1.随机偏差：在本实验中影响随机偏差的要素比好多，此中包含了：丈量人员的主观要素，如丈量单摆周期时的反响时间，在丈量摆线长度时关于最后一位数字的估度等；在

6、环境方面，温度，湿度，空气阻力的变化都会给实验结果带来偏差。而在这些因素中，较为显然的即是人的主观要素影响，所以，为了减小实验偏差，应当尽可能的多丈量实验数据，利用求均匀值法能够减小实验偏差。2.系统偏差：周期公式其实是一个近似公式，它的建立是有条件的。查阅文件可知在考虑摆角，悬线质量，小球质量散布，空气浮力，空气阻力，仪器偏差时的修正公式为：1）摆角的影响：在实验中，一般要求摆角要小于5，由于在推导周期公式的时候利用了近似处理：sin（）tan（），此公式只在很小的时候才建立，而依据文件查阅可知，在3时候已经对实验结果产生了交大的影响。为除去影响，要使3或对公式进行修正。2）悬线质量的影响：本实验是在假定悬线质量不计的状况下使用公式计算的。由修正公式可知，悬线质量越大，测得的加快度值越小。计算时应当由于偏差不是远小于丈量精度，所以应当赏赐修正。3）空气浮力的影响：在修正公式中，0/为空气密度和小球密度的比值。在实验中，这个值的数目级很小，能够忽视不计。4）空气阻力的影响：修正式中，空气阻尼系数为，在代入空气的阻尼系数后发现，偏差值的数目级远小于丈量精度，所以也能够忽视不