大学物理实验报告-单摆测重力加速度.docx

西安交通大学物理仿真实验报告
——利用单摆测重力加速度
班级:
姓名:
学号:
西安交通大学模拟仿真实验实验报告
实验日期:2014年6月1日老师签字:_____
同组者:无审批日期:_____
实验名称:利用单摆测量重力加速度仿真实验
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****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****累积放***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
用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略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°(现在一般认为是小于10°)的条件下振动时,可近似认为是简谐运动。而在实际情况下,一根不可伸长的细线,下端悬挂一个小球。当细线质量比小球的质量小很多,而且小球的直径又比细线的长度小很多时,此种装置近似为单摆。单摆带动是满足下列公式:
进而可以推出:
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。
三、实验内容
1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g.
设计要求:
(1)    根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法.
(2)    写出详细的推导过程,试验步骤.
(3)    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%.
可提供的器材及参数:
游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).
假设摆长l≈;摆球直径D≈;摆动周期T≈;
米尺精度△米≈;卡尺精度△卡≈;千分尺精度△千≈;秒表精度△秒≈;根据统计分析,,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈.
2. 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.
3. 研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.
四、实验仪器
单摆仪,摆幅测量标尺,钢球,游标卡尺(图1-图4)

单摆仪(1) 摆幅测量标尺(2)
钢球(3) 游标卡尺(4)
五、实验操作
1. 用米尺测量摆线长度+(图5);
2. 用游标卡尺测量小球直径结果(图6)
图(5)


图(6)
3. 把摆线偏移中心不超过5度,释放单摆,开始计时,单摆摆过50个周期后停止计时,记录所用时间;
T = s/50 = s
图(7)
六、数据处理及误差分析
(1)数据处理:
1)周期的计算:
T = =
2)摆长的计算:
钢球直径的测量数据如下表:
测量次数
每次数据d
平均值
△d=ïd-`dï(cm)
(cm)
(cm)`d
1



2