单摆练习题
1、关于单摆，下列说法中正确的是( )
A．摆球受到的回复力方向总是指向平衡位置
B．摆球受到的回复力是它的合力
C．摆球经过平衡位置时，所受的合力为零
D．摆角很小时，摆球受的合力的大小跟摆球相对平衡位置的位移大小成正比2、做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的( )
A．频率、振幅都不变 B．频率、振幅都改变
C．频率不变，振幅改变 D．频率改变，振幅不变
3、试确定下列几个摆球在平衡位置附近来回振动的周期.
（1）如图甲所示.悬挂在水平横梁上的双线摆球.摆线长为l，摆线与水平横梁夹角θ；
（2）如图乙所示.光滑斜面上的摆球.斜面倾角为θ，摆线长为l；
（3）如图丙所示.悬挂在升降机中的单摆，摆长为l，升降机以加速度a竖直向上做匀加速运动.
4、某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验
测摆长时测量结果如图所示(摆线的另一端与刻度尺的零刻度线对齐)，摆长为________cm；然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图所示，秒表读数
为________s
5．如图所示，MN为半径较大的光滑圆弧轨道的一部分，把小球A放在MN的圆心处，再把另一小球B放在MN上离最低点C很近的B处，今
使两球同时自由释放，则在不计空气阻力时有( )
A．A球先到达C点 B．B球先到达C点
C．两球同时到达C点 D．无法确定哪一个球先到达C点
6.某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101.00cm ，摆球直径为2.00cm ，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s,则
（1）他测得的重力加速度g=________m/s 2。
（2）他测得的g 值偏小，可能的原因是
A ．测摆线长时摆线拉得过紧
B ．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C ．开始计时时，秒表过迟按下
D ．实验中误将49次全振动数为50次
（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长L 并测出相应的周期T ，从而得出几组对应的L 与T 的数据，再以L 为横坐标、T 2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率K 。则重力加速度g=________。(用K 表示)
7.在这个实验中，为减小误差，尽量准确地测出重力加速度，实验中要使：
A 、摆绳长度远大于摆球直径，摆绳的质量远小于摆球的质量。
B 、最大摆角小于5°。
C 、先测出单摆动30～50次的总时间，再计算出摆动周期。
D 、测摆动时间要选取摆通过最低点时为计时的起止点。
8.在用单摆测重力加速度的实验中，测得悬线长为l ，摆球直径为d ，完成n 次全振动所用时间为t ，则重力加速度为大小g=_________________________。
9．一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下步骤：
A 、测摆长l ：用米尺量出摆线的长度。
B 、测周期T ：将摆球拉起，然后放开。在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最
低点时，按秒表停止计时，读出这段时间t ，算出单摆的周期T= 60
t C 、将所测得的l 和T 代入单摆的周期公式T=2πg
l 。算出g ，将它作为实验的最后结果写入报告中去
指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。（不要求进行误差计算）
10．在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l 和周期T 计算重力加速度的公式是g=_________。如果已知摆球直径为2.00厘米，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如下图3所示，那么单摆摆长是__________。如果测定了40次全振动的时间如下图4中秒表所示，那么秒表读数是_________秒，单摆的摆动周期是_________秒
单摆实验报告
广州大学学生实验报告 1）学会用单摆测定当地的重力加速度。 2）研究单摆振动的周期和摆长的关系。 3）观察周期与摆角的关系。 二、实验原理 如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的 细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将小球自平衡位置拉至一边（摆角小于5°），然后 释放，小球即在平衡位置左右往返作周期性 的摆动，这里的装置就是单摆 设摆点O为极点，通过O且与地面垂直 的直线为极轴，逆时针方向为角位移的正方 向。由于作用于小球的重力和绳子张力的合 力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置， 院（系）名称物理系班 别 、实验目的
a 设摆长为 L ，根据牛顿第二定律， 并注意到加速度的切向方向分量 即得单摆的动力学方程 d 2 g 2 结果得 dt 2 l 由上式可知单摆作简谐振动，其振动周期 2l T 利用上式测得重力加速度 g ，可采取两种方法：第一，选取某给定的摆 长 L ，利用多次测量对应的振动周期 T ，算出平均值，然后求出 g ；第二，选 取若干个摆长 l i ，测出各对应的周期 Ti ，作出 Ti li 图线，它是一条直线，由该 直线的斜率 K 可求得重力加速度。 三、实验仪器 单摆，秒表，米尺，游标卡尺。 四、 实验内容 1、用给定摆长测定重力加速度 ① 选取适当的摆长，测出摆长； ② 测出连续摆动 50 次的总时间 t ；共测 5 次 ③ 求出重力加速度及其不确定度； 其大小 f mgsin l dt 2 ，
2）利用给定摆长的单摆测定重力加速度
给定摆长L=72.39cm 的周期
l T 1.707 0.002 (s) l 72.39 0.05 (cm) ( 单次测量 ) ∴ g 4 2 l 2 4 3.142 72.39 2 980.78(cm 2) T 2 1.7072 s 计算 g 的标准偏差： 结果 g g 9.81 0.02(m s 2 ) 2． 根据不同摆长测得相应摆动周期数据 不同摆长对应的周期
单摆实验报告
单摆实验报告
广州大学学生实验报告 院（系）名称 物理系 班别 姓名 专业名称 物理教育 学号 实验课程名称 普通物理实验I 实验项目名称 力学实验：单摆 实验时间 实验地点 实验成绩 指导老师签名 一、实验目的 （1）学会用单摆测定当地的重力加速度。 （2）研究单摆振动的周期和摆 长的关系。 （3）观察周期与摆角的关系。 二、实验原理 如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将小球自平衡位置拉至一边（摆角小于5°），然后释放，小球即在平衡位置左右往返作周期性的摆动，这里的装置就是单摆 设摆点O 为极点，通过O 且与地面垂直的直线为极轴，逆时针方向为角位移 的正方 mg cos θ mg sin θ L θ θ mg
向。由于作用于小球的重力和绳子张力的合力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置，其大小 θ sin mg f = 设摆长为L ，根据牛顿第二定律，并注意到加速度的切向方向分量2 2dt d l a θθ?= ，即得单摆的动力学方程 θθ sin 22mg dt d ml -= 结果得 θωθ22 2=-=l g dt d 由上式可知单摆作简谐振动，其振动周期 g l T π ω π 22== 或 T l g 2 4π= 利用上式测得重力加速度g ，可采取两种方法：第一，选取某给定的摆长L ，利用多次测量对应的振动周期T ，算出平均值，然后求出g ；第二，选取若干个摆长i l ，测出各对应的周期i T ，作出 i i l T -2图 线，它是一条直线，由该直线的斜率K 可求得重力加速度。 三、实验仪器 单摆，秒表，米尺，游标卡尺。
大学物理实验报告~单摆测重力加速度
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： ： 学号：
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 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： g L T π2=22 4T L g π=
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≈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.
-单摆实验-参考
单摆实验 【实验目的】 1．通过对单摆周期的大量精密测量，利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律，从而加深对偶然误差统计规律的认识。 2．利用单摆测重力加速度，掌握用不确定度分析讨论测量结果的方法，学会测量结果表达式的正确书写。 【实验仪器】 GM-1单摆实验仪（编号）数字毫秒计（编号）米尺 【实验原理】 一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律 构思：对偶然误差服从正态分布规律的最好验证是统计检验。就是在一定条件下进行大量（几百次或更多）的精密测量，将其偏差的分布与理论值相比较，即是将偏差出现在一定区间的实际个数与理论计算的预期个数相比较，如果两者一致，则可以认为正态分布规律是成立的。 方案： 1、统计直方图…… 2、误差的置信概率…… 二、利用单摆测重力加速度 构思：…… 方案：…… 【实验内容及步骤】 一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律（自拟） 二、利用单摆测重力加速度（自拟） 【数据记录及处理】 一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律 单摆次数累计时间(s) 周期（T/s）偶然误差（ΔT/s）ΔT（s）ΔT2(s2） 1 0.668 1.355 -0.0220 0.02 2 0.000484 2 1.400 1.381 0.0040 0.004 0.000016 3 2.023 1.387 0.0100 0.010 0.000100
4 2.781 1.361 -0.0160 0.016 0.000256 5 3.410 1.397 0.0200 0.020 0.000400 6 4.142 1.369 -0.0080 0.008 0.000064 7 4.807 1.373 -0.0040 0.004 0.000016 8 5.511 1.394 0.0170 0.017 0.000289 9 6.180 1.358 -0.0190 0.019 0.000361 10 6.905 1.383 0.0060 0.006 0.000036 11 7.538 1.383 0.0060 0.006 0.000036 12 8.288 1.365 -0.0120 0.012 0.000144 13 8.921 1.395 0.0180 0.018 0.000324 14 9.653 1.369 -0.0080 0.008 0.000064 15 10.316 1.375 -0.0020 0.002 0.000004 16 11.022 1.390 0.0130 0.013 0.000169 17 11.691 1.362 -0.0150 0.015 0.000225 18 12.412 1.383 0.0060 0.006 0.000036 19 13.053 1.380 0.0030 0.003 0.000009 20 13.795 1.368 -0.0090 0.009 0.000081 21 14.433 1.392 0.0150 0.015 0.000225 22 15.163 1.369 -0.0080 0.008 0.000064 23 15.825 1.377 0.0000 0.000 0.000000 24 16.532 1.387 0.0100 0.010 0.000100 25 17.202 1.365 -0.0120 0.012 0.000144 26 17.919 1.383 0.0060 0.006 0.000036 27 18.567 1.378 0.0010 0.001 0.000001 28 19.302 1.370 -0.0070 0.007 0.000049 29 19.945 1.390 0.0130 0.013 0.000169 30 20.672 1.370 -0.0070 0.007 0.000049 31 21.335 1.378 0.0010 0.001 0.000001 32 22.042 1.384 0.0070 0.007 0.000049 33 22.713 1.367 -0.0100 0.010 0.000100 34 23.426 1.383 0.0060 0.006 0.000036 35 24.080 1.377 0.0000 0.000 0.000000 36 24.809 1.371 -0.0060 0.006 0.000036 37 25.457 1.389 0.0120 0.012 0.000144 38 26.180 1.371 -0.0060 0.006 0.000036 39 26.846 1.378 0.0010 0.001 0.000001 40 27.551 1.383 0.0060 0.006 0.000036 41 28.224 1.368 -0.0090 0.009 0.000081 42 28.934 1.382 0.0050 0.005 0.000025 43 29.592 1.378 0.0010 0.001 0.000001 44 30.316 1.372 -0.0050 0.005 0.000025 45 30.970 1.387 0.0100 0.010 0.000100 46 31.688 1.372 -0.0050 0.005 0.000025 47 32.357 1.378 0.0010 0.001 0.000001 48 33.060 1.382 0.0050 0.005 0.000025 49 33.735 1.370 -0.0070 0.007 0.000049
18单摆实验报告
实验：练习使用游标卡尺用单摆测定重力加速度 班级姓名座号. 一、实验目的： 1．练习使用游标卡尺，掌握读数方法。 2．用单摆测定当地的重力加速度。 二、实验原理： （一）游标卡尺 游标卡尺，是一种测量长度、内外径、深 度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上 能滑动的游标两部分构成。主尺一般最小 分度值为豪米，而游标上则有10、20或50 个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等，游标为10分度的有9mm，20分度的有19mm，50分度的有49mm。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。 游标卡尺的读数可分为三步：第一步读出主尺的零刻度线到游标尺的零刻度线之间的整毫米数a（如右图，a＝10mm）；第二步根据游标尺上与主尺对齐的刻度线读出毫米以下的小数部分b（如右图，b＝17×＝，其中“17” 为游标尺与主尺对齐的游标尺的刻度，“”为游标卡尺的 精度）；第三步把两者相加就得出待测物体的测量值c （c＝a+b＝）．游标卡尺的读数结果一般先以毫米为单 位，然后再换算成所需要的单位。游标卡尺的读数一 般不用估读。 （二）测当地重力加速度 当单摆偏角很小时（θ<5°），单摆的运动为简谐运动，根据单摆周期T＝2π l g得g ＝4π2l T2，因此，只需测出摆长l和周期T，便可测定g。 三、实验器材： 中心有小孔的金属小球、长约1米的细线、铁架台（带铁夹）、刻度尺、秒表、游标卡尺。 四、实验步骤： 1．制作单摆：让细线的一端穿过小球的小孔，并打一个比小孔大一些 的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放实验 桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂．且在单摆平衡位置处 作标记，如右图所示． 2．观察单摆运动的等时性． 3．测摆长：用米尺量出摆线长l′，精确到毫米，用游标卡尺测出小球
大学物理实验报告-单摆测重力加速度
大学物理仿真实验 实验报告 拉伸法钢丝测杨氏模量 实验名称：拉伸法测金属丝的杨氏模量
一、实验目的 1、学会测量杨氏模量的一种方法； 2、掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理； 3、学会用逐差法处理数据； 二、实验原理 任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。当形变不超过某一限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹性形变，这一极限称为弹性极限。超过弹性极限，就会产生永久形变（亦称塑性形变），即撤去外力后形变仍然存在，为不可逆过程。当外力进一步增大到某一点时，会突然发生很大的形变，该点称为屈服点，在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。人们在研究材料的弹性性质时，希望有这样一些物理量，它们与试样的尺寸、形状和外加的力无关。于是提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变ΔL/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）之比的概念。在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即 / ) /( =/ / (（1） ? ) FL = S L L L E? F S E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。杨氏模量的大小标志了材料的刚性。
通过式（1），在样品截面积S 上的作用应力为F ，测量引起的相对伸长量ΔL/L ，即可计算出材料的杨氏模量E 。因一般伸长量ΔL 很小，故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量ΔL 。光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架，平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图1。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL 时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图2所示。当θ很小时， l L /tan ?=≈θθ （2） 式中l 为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长）。根据光的反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角，由图可 D b =≈θθ22tan （3） 式中D 为镜面到标尺的距离，b 为从望远镜中观察到的标尺移动的距离。 从（2）和（3）两式得到 D b l L 2=? （4） 由此得 D bl L 2=? （5）
单摆实验报告
广州大学 学 生实验报告 院（系）名称 物理系 班 别 姓名 专业名称 物理教育 学号 实验课程名称 普通物理实验I 实验项目名称 力学实验：单摆 实验时间 实验地点 实验成绩 指导老师签名 一、实验目的 （1）学会用单摆测定当地的重力加速度。 （2）研究单摆振动的周期和摆长的关系。 （3）观察周期与摆角的关系。 二、实验原理 如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将小球自平衡位 置拉至一边（摆角小于5°），然后释放，小球即在平衡位置左右往返作周期性的摆动，这里的装置就是单摆 设摆点O 为极点，通过O 且与地面垂直的直线为极轴，逆时针方向为角位移θ的正方向。由于作用于小球的重力和绳子张力的合力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置，其大小 θ sin mg f = 设摆长为L ，根据牛顿第二定律，并注意 到加速度的切向方向分量 2 2dt d l a θ θ?= ，即得单摆的动力学方程 mg cos θ mg sin θ L θ θ mg
T（S） 2.005 1.900 1.794 1.683 1.551 1.418 2 T（S） 4.020 3.610 3.218 2.832 2.406 2.011 由上表数据可作T2-L图线如下图所示： 又由图可知T2-L图线为一条直线，可求得其 斜率为：k=26.046(cm/s2) 所以 g=4π2k=10.72(m/s2) 六、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： 实验分析： 单摆法测重力加速度是一种较为精确又简便的测量重力加速度方法。本实验采用较精密的数字毫秒仪计时减小了周期测量误差。实验误差由要来源于①摆长的测量误差，但由于摆长较长，用钢卷尺测量产生的相对误差也较小，所以用钢卷尺也能达到较高的准确度；②系统误差：未
实验1 单摆的设计与研究
单摆的设计与研究 (设计性实验) 【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。 【设计任务与要求】 1、用误差均分原理设计一单摆装置，测量重力加速度，测量精度要求 %2??g g 。 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、自拟实验步骤研究单摆周期与质量、空气阻力等因素的关系，试分析各项误差的大小。 【设计的原理思想】 一根不可伸长的细线，上端悬挂一个小球。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，此种装置称为单摆，如图1所示。如果把小球稍微拉开一定距离，小球在重力作用下可在铅直平面内做往复运动，一个完整的往复运动所用的时间称为一个周期。当单摆的摆角很小（一般θ<5°）时，可以证明单摆的周期T 满足下面公式 g L T π2= （1） 224T L g π= （2） 式中L 为单摆长度。单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离；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 。从上面公式知 T 2和L 具有线性关系，即L g T 2 24π=。对不同的单摆长度L 测量得出相对应的周期，可由T 2～
L 图线的斜率求出g 值。 【测量方案的制定和仪器的选择】 本实验测量结果的相对误差要求≤2℅，由误差理论可知，g 的相对误差为 22)2()(t t L L g g ?+?=?从式子可以看出，在ΔL 、Δt 大体一定的情况下，增大L 和t 对测量g 有利。 由误差均分原理的要求，各独立因素的测量引入的测量误差应相等，则 22 %)1()( ??L L ，本实验中单摆的摆长约为100cm,可以计算出摆长的测量误差要求为 ΔL <1cm,故选择米尺测量一次就足以满足测量要求； 同理 22 %)1()2 (??t t ，当摆长约为1m 时，单摆摆动周期约为2秒，可以计算出周期的测量误差要求为Δt ≤0.01s,要作到单次测量误差小于0.01s 相当不容易，停表的误差主要是由判断计时开始和终止时的不准确以及动作反应快慢所产生的，因而可以采用连续测量多个周期来减小每个周期的误差，若每次测量引入约四分之一周期的误差，即0.5s 则连续72次的周期测量即可满足测量误差的要求。 【实验步骤的设计】 1、 测量摆长L ：取摆长大约1m ，测量悬线长度l 0 六次及小球直径D 一次，求平均得2 0D l L + = 2、 粗测摆角θ：应确保摆角θ<5 °。 3、 测量周期T ：计时起点选在摆球经过平衡位置的时刻，用停表测出单摆摆动50次的时间 T 50，共测量6次，取平均值。 4、 计算重力加速度：将测出的 和T 50代入 2 2 ) /(4n T L g n π=中（其中n 为周期的连续测量次数），计算出重力加速度g ，并计算出测量误差。 5、用金属作为摆线，以改变摆线的质量，以研究摆线质量对测g 的影响 6、用乒乓球作为摆球，形容空气浮力对测g 影响
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：
一、实验设计方案 1.1、实验目的 1.1.1.测量单摆的周期 1.1. 2.研究摆线长短、摆线粗细、摆球质量或摆球体积对周期的影响 1.2、实验设计 1．2.1.1 由实验原理可知，单摆运动的本质是简谐运动。它的回复力是右重力的分力提供，一般来说，单摆运动的摆动角度范围是：α＜5°。 1.2.1.2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。 1.2.2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。 1.2.2.1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。 1.2.2.2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。 1.2.2.3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 1.3选用仪器 仪器名称型号主要参数用途 750接口CI7650 阻抗1 MΩ。最大的有效输入电压范围±10 V 数据采集处理
单摆实验
单摆实验 【实验目的】 1.用单摆测量当地的重力加速度。 2.研究单摆振动的周期。 【实验仪器】 FD-DB-Ⅱ新型单摆实验仪 【仪器介绍】 数字毫秒计 停表计时是以摆轮的摆动周期为标准，数字毫秒计的计时是以石英晶片控制的振荡电路的频率为标准。常用的数字毫秒计的基准频率为100kHz，经分频后可得10kHz、1kHz、的时标信号，信号的时间间隔分别为、1ms、10ms。数字毫秒计上时间选择档就是对这几种信号的选择。如选用1ms档，而在测量时间内有123个信号进入计数电路，则数字显示为123，即所测量的时间长度是123ms或。 对数字毫秒计计时的控制有机控（机械控制，即电键控制）和光控（光控制，即光电门控制）两种。光电门是对数字毫秒计进行光控的部件，它由发光管和光电二极管（或光敏电阻）组成（图1），当光电管被遮光时产生的电讯号输入毫秒计，控制其计时电路。 控制信号又分为1S和2S两种，1S是测量遮光时间的长度，遮光开始的信号使计时电路的“门”打开，时标信号依次进入毫秒计的计数电路，遮光终了的信号使计时电路的“门”关闭，时标信号不能再进入计数电路，显示的数值即遮光时间的长度。使用2S时，是测量两次遮光之间的时间间隔，第一次开始遮光时，计时电路和“门”打开，第二次再遮光时，“门”才关闭，显示的数值就是两次遮光的时间间隔。一般测量多选用2S档。为了在一次测量之后，消
去显示的数字，毫秒计上设有手动和自动置零机构，自动置零时还可调节以改变显示时间的长短。当测完一次之后来不及置零时，则最后显示的是两次被测时间的累计。 图3是数字毫秒计面板的示意图，所用仪器的实际面板可参阅仪器说明书。 【实验原理】 （1）周长与摆长的关系： 一根长为L不能伸缩的细线，上端固定，下端悬挂一质量为m的小球，设细线质量比小球质量小很多，可以将小球当作质点，将小球略微推动后，小球在重力作用下可在竖直平面内来回摆动，这种装置称为单摆，如图所示。
初中物理单摆麦克斯韦滚摆实验[教学]
初中物理单摆麦克斯韦滚摆实验[教学] 初中物理单摆麦克斯韦滚摆实验 观察与思考 1.如下图所示，水平面上有一物体M，当小球分别从不同的高度以斜槽滚下时能观察到什么现象? 小球用什么材料制成?细线的长度与球半径的大小关系怎样? 2.小球被释放后的运动轨迹是怎样的? 3.被释放后的小球从A运动到C的过程中速度大小怎样变化?在什么位置速度最大?什么位置速度最小? 4.由于绳的牵制，小球运动的最低点位置是确定的，上升到的最高点位置是否能确定? 5.小球在往复运动过程中，动能怎样变化?势能怎样变化?两者是否存在什么联系? 实验原理 1.单摆运动过程中，高度越低，速度越大，与此对应的重力势能越小，动能越大。反之，高度越高，速度越小，相应的重力势能越大，动能越小。 2.麦克斯韦滚摆下降时，高度越低，重力势能越小，转动速度越大，转动动能越大;滚摆上升时，高度越高，重力势能越大，转动速度越小，转动动能越小。 3. 在单摆和滚摆的运动中，当高度降低时，物体的重力势能减小，动能增大，即重力势能转化为动能;反之，当高度增大时，物体的动能减小重力势能增大，动能转化为重力势能。
实验结论 滚摆在下降的过程中，重力势能转化成动能，滚摆在上升过程中，动能转化成势能。 实验考点 这个知识点在考查时，往往以选择题、填空题、实验探究题的形式进行考查。 经典考题 1、在滚摆下落过程中，下列说法中正确的是( ) A、它的重力势能越来越大 B、它的机械能越来越大 C、它的动能越来越大 D、它的动能可能不变 2、在滚摆下落过程中，下列说法中正确的是( )
A、它的重力势能越来越大 B、它的机械能越来越大 C、它的动能越来越大 D、它的动能可能不变 3、如图所示的滚摆在下落后，总是不能回到原来的高度，这是由于 ________________. 举一反三 1.小朋友在荡秋千时，机械能的形式是否发生变化?什么位置重力势能最大?什么位置 动能最大? 2.火箭离开发射架升空时，随着离开地面的高度的增大，火箭的重力势能不断增大，它的 动能怎样变化?动以是否由重力势能转化而来? 观察与思考答案 1. 铁。线长远远大于球半每径。 2(圆弧。 3(小球由静止开始运动，速度逐渐增大，经过B处(最低处)速度最大;到达C 处(另一侧的最高处)速度最小为零。 4(若不考虑空气阻力的作用最高点(位置)与初始位置相同,麦克斯韦滚摆也一样。 5(动能由小变大再变小，势能由大变小再变大。势能减小的同时，动能增大;动能减小的同时，势能增大。
单摆实验讲义
单摆实验讲义 一、目的 1) 验证摆长与周期之间的关系，求出重力加速度g 。 2) 测量摆角与周期之间的关系，作)2/(22θSin T -关系图，求出重力加速度g 。 二、实验原理 1) 周期与摆角的关系 在忽略空气阻力和浮力的情况下，由单摆振动时能量守恒，可以得到质量为 m 的小球在摆角为θ处动能和势能之和为常量，即： 02 2E )cos 1(mgL dt d mL 21=-+?? ? ??θθ （1） 式中，L 为单摆摆长，θ为摆角，g 为重力加速度，t 为时间，0E 为小球的总机械能。因为小球在摆幅为m θ处释放，则有： )cos 1(0m mgL E θ-= 代入（1）式，解方程得到 ?-=m 0m cos cos d g L T 4 2 θ θθθ （2） （2）式中T 为单摆的振动周期。 令)2/sin(m k θ=，并作变换?θsin )2/sin(k =有 ?-=2 /0 22sin k 1d g L 4 T π? ? 这是椭圆积分,经近似计算可得到 ?? ????+??? ??+ 2s i n 411g L 2T m 2θπ ＝ （3） 在传统的手控计时方法下，单次测量周期的误差可达0.1-0.2s ，而多次测量又面临空气阻尼使摆角衰减的情况，因而（3）式只能考虑到一级近似，不得不 将)2 (sin 41 2m θ项忽略。但是，当单摆振动周期可以精确测量时，必须考虑摆角对
周期的影响，即用二级近似公式。在此实验中，测出不同的m θ所对应的二倍周期T 2，作出)2 ( sin 22m T θ-图，并对图线外推，从截距2T 得到周期T ，进一步可 以得到重力加速度g 。 2) 周期与摆长的关系 如果在一固定点上悬挂一根不能伸长无质量的线，并在线的末端悬一质量为m 的质点，这就构成一个单摆。当摆角θm 很小时（小于3°），单摆的振动周期T 和摆长L 有如下近似关系； g L T π 2=或g L T 224π= （4） 当然，这种理想的单摆实际上是不存在的，因为悬线是有质量的，实验中又采用了半径为r 的金属小球来代替质点。所以，只有当小球质量远大于悬线的质量，而它的半径又远小于悬线长度时，才能将小球作为质点来处理，并可用（4）进行计算。但此时必须将悬挂点与球心之间的距离作为摆长，即L=L 1+r ，其中L 1为线长。如固定摆长L ，测出相应的振动周期T ，即可由（4）式求g 。也可逐次改变摆长L ，测量各相应的周期T ，再求出T 2，最后在坐标纸上作T 2-L 图。如图是一条直线，说明T 2与L 成正比关系。在直线上选取二点P 1（L 1，T 12），P 2（L 2，2 2 T ），由二点式求得斜率1 22 12 2L L T T k --=；再从g 4k 2 π=求得重力加速度，即 2 1221 224T T L L g --=π
单摆实验报告
中学物理实验研究报告 实验项目：单摆实验_________ 专业班级： ____________ 姓名：__________ 学号: __________________ 指导教师： _____________ 成绩：________________________ 一、实验目的： （1）用单摆测量当地的重力加速度。 （2）研究单摆振动的周期。 （3）练习使用米尺和停表。 二、实验仪器用具： 单摆，米尺，停表等 三、实验原理:如图1所示，设单摆长L,当摆角r甚小时（一般讲5°）, 单摆的振动公式为 T=2n V（l /g ） 则得重力加速度为： g = （4n 2l ）/T2 根据上式测定单摆的周期T和摆长L代入公式即可求出当地的g值。 四、实验步骤:
（1）取摆长为1.00m的单摆，用米尺测量摆线长，用米尺测量摆锤的高度，各两次。用米尺测长度时，应注意使米尺和被测摆线平行，并尽量靠近，读数时视线要和尺的方向垂直以防止由于视差产生的误差。 （2）用停表测量单摆连续摆动10个周期的时间，再测3次摆长及其周期?，记录数据。注意摆角要小于5°。 （3）将摆长每次缩短约0.25m,重复以上步骤2,并将周期和相应的摆长数据记录在表中。 （4）用数据求出相应的g值，并求出g的平均值g'（即当地的重力加速度） 五、数据记录与处理： 六、实验结果分析 （1）使用停表前先上紧发条，但不要过紧，以免损坏发条。 （2）按表时不要用力过猛，以防损坏机件。
（3）回表后，如秒表不指零，应记下其数值（零点读数），实验后从测量值中将其减去(注意符号)。 (4)要特别注意防止摔碰停表，不使用时一定将表放在实验台中央的盒中。 (5)摆线尽量选择细些，伸缩性小的。并且要尽可能长些。摆球要选择质量大, 体积小的。
关于单摆的实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除 关于单摆的实验报告 篇一：单摆(实验报告样板) （实验报告样板） 华南师范大学 物理与电信工程学院普通物理实验报告专业实验日期 姓名张三教师评定实验题目单摆 一、实验目的 （1）学会用单摆测定当地的重力加速度。（2）研究单摆振动的周期和摆长的关系。（3）观察周期与摆角的关系。 二、实验原理 当单摆摆动的角度小于5度时，可证明其振动周期T满足下式T?2?L（1） gg?4?2L2（2） T 若测出周期T、单摆长度L，利用上式可计算出当地的重力加速度g。 2
从上面公式知T2和L具有线性关系，即T2?4?L。对不同的单摆长度L测量得出相对应的周期， g 可由T2～L图线的斜率求出g值。 当摆动角度θ较大（θ>5°）时，单摆的振动周期T和摆动的角度θ之间存在下列关系 222 T?2?L?1??1?sin2???1??3?sin4???? ???????? g?? ?2? 2 ?2??4? 2 ?? 三、实验仪器 单摆，秒表，米尺，游标卡尺。 四、实验内容 1、用给定摆长测定重力加速度 ①选取适当的摆长，测出摆长； ②测出连续摆动50次的总时间t；共测5次。③求出重力加速度及其不确定度；④写出结果表示。
2、绘制单摆周期与摆长的关系曲线 ①分别选取5个不同的摆长，测出与其对应的周期。②作出T2-L图线，由图的斜率求出重力加速度g。3、观测周期与摆角的关系 定性观测:对一定的摆长，测出3个不同摆角对应的周期，并进行分析。 五、数据处理 1、用给定单摆测定重力加速度 摆长：??/2?915.6?5.43?921.03mm=0.92103m =96.60/50=1.932s 重力加速度:?4? 2 20.921034?==9.742m/s2 22 1.932?d?t ??d 1 5 i ?d ? 2
”单摆测量重力加速度“仿真实验报告
“单摆测量重力加速度”仿真实验报告 班级： 姓名： 学号： 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。本实验的目的是进行简单设计性实验基本方法的训练，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，提出进行修正和估算的方法。 二、实验原理 1.单摆的一级近似的周期公式为 进而可以推出： 由此通过测量周期T,摆长l 求重力加速度. 2.不确定度均分原理 在间接测量中，每个独立测量的量的不确定度都会对最终结果的不确定度有贡献。如果已知各测量之间的函数关系，可写出不确定度传递公式，并按均分原理，将测量结果的总不确定度均匀分配到各个分量中，由此分析各物理量的测量方法和使用的仪器，指导实验。一 般而言，这样做比较经济合理。对测量结果影响较大的物理量，应采 22 4T L g π=
用精度较高的仪器，而对测量结果影响不大的物理量，就不必追求高精度仪器。 三、实验仪器 单摆仪 实际照片和程序中的显示 游标卡尺 实际照片和程序中的显示
螺旋测微器 实际照片和程序中的显示
电子秒表 实际照片和程序中的显示
米尺 实际照片和程序中的显示 四、实验内容 1.用误差均分原理设计一单摆装置,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. 1. 用米尺测量摆线长度+小球直径； 2. 用游标卡尺测量小球直径； 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； = 9. 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. 查资料可知，西安地区的重力加速度约为9.79 则相对误差是E=△g/g=2.51%，符合实验要求。 误差分析： 1>随机误差：
单摆实验报告
广州大学学生实验报告 院（系）名称物理系专业名称物理教育 实验课程名称 实验项目名称 实验时间 实验成绩班姓名别学号 普通物理实验 I 力学实验：单摆实验地点 指导老师签名 一、实验目的 （1）学会用单摆测定当地的重力加速度。 （2）研究单摆振动的周期和摆长的关系。 （3）观察周期与摆角的关系。 二、实验原理 如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将 小球自平衡位置拉至一边（摆角小于 5°），然后释放，小球即在 平衡位置左右往返作周期性的摆动，这里的装置就是单摆 设摆点O 为极点，通过O 且与地面垂直的直线为极轴， θL mg sinθθ mg cosθ mg 逆时针方向为角位移的正方向。由于作用于小球的重力和绳子张力的合力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置，其大小 f m g sin 设摆长为L，根据牛顿第二定律，并注意到加速度的切 a d 2 l 2 向方向分量dt，即得单摆的动力学方程ml d 2mg sin dt 2 d 2g2 结果得dt 2l 由上式可知单摆作简谐振动，其振动周期 2l T2 g
g 4 2 l 或T 利用上式测得重力加速度g ，可采取两种方法：第一，选取某给定的摆长L，利用多次测 量对应的振动周期T，算出平均值，然后求出 g ；第二，选取若干个摆长l i，测出各对应的周期 T i， 作出T i 2 l i图线，它是一条直线，由该直线的斜率 K 可求得重力加速度。 三、实验仪器 单摆，秒表，米尺，游标卡尺。 四、实验内容 1、用给定摆长测定重力加速度 ①选取适当的摆长，测出摆长； ②测出连续摆动50 次的总时间t ；共测5次。 ③求出重力加速度及其不确定度； ④写出结果表示。 2、绘制单摆周期与摆长的关系曲线 ①分别选取 5 个不同的摆长，测出与其对应的周期。 ②作出 T2- L 图线，由图的斜率求出重力加速度g。 3、观测周期与摆角的关系 定性观测 :对一定的摆长，测出 3 个不同摆角对应的周期，并进行分析。 四、实验内容和步骤 （ 1）仪器的调整 1．调节立柱，使它沿着铅直方向，衡量标准是单摆悬线、反射镜上的竖直刻线及单摆悬线的像 三者重合。 2．为使标尺的角度值能真正表示单摆的摆角，移动标尺，使其中心与单摆悬点间的距离y 满足下式 y AB 180 式中为标尺的角度数，可取5 ，而AB是标尺上与此5°相对应的弧长，可用米尺量度。 （ 2）利用给定摆长的单摆测定重力加速度 1．适当选择单摆长度，测出摆长。注意，摆长等于悬线长度和摆球半径之和。 2．用于使摆球离开平衡位置（﹤5°），然后令它在一个圆弧上摆动，待摆动稳定后，测出连 续摆动 50 次的时间t，重复4次。 3．由上述结果求出重力加速度及其标准偏差。 （3）绘制周期与摆长的关系曲线 在 60cm— 100cm之间取 5 个摆长，并测出与它们对应的周期，作出T 2l 图线。若图线为直线，
单摆实验报告
单摆 一 、实验目的 1. 验证单摆的振动周期的平方与摆长成正比，测定本地重力加速度的值 2. 从摆动N 次的时间和周期的数据关系，体会积累放大法测量周期的优点 二 、实验仪器 单摆 秒表（0.01s ） 游标卡尺(0.02mm) 米尺(0.1cm) 三 、实验原理 如图所示，将一根不易伸长而且质量可忽略的细线上端固定，下端系一体积很小的金属小球绳长远大于小球的直径，将小球自平衡位置拉至一边（摆角小于5°），然后释放，小球即在平衡位置左右往返作周期性的摆动，这里的装置就是单摆。 设摆点O 为极点，通过O 且与地面垂直的直线为极轴，逆时针方向为角位移θ的正方向。由于作用于小球的重力和绳子张力的合力必沿着轨道的切线方向且指向平衡位置，其大小 θsin mg f = 设摆长为L ，根据牛顿第二定律，并注意到加速度 的切向方向分量22dt d l a θ θ?= ，即得单摆的动力学方程 θθ sin 22mg dt d ml -= 结果得 θωθ2 2 2=-=l g dt d 由上式可知单摆作简谐振动，其振动周期 g l T π ω π 22== 或 T l g 2 4π = 利用上式测得重力加速度g ，可采取两种方法：第一，选取某给定的摆长L ，利用多次测量对应的振动周期T ，算出平均值，然后求出g ；第二，选取若干个摆长i l ，测出
各对应的周期i T ，作出i i l T -2图线，它是一条直线，由该直线的斜率K 可求得重力加速度。 四、实验内容和步骤 （1） 仪器的调整 1．调节立柱，使它沿着铅直方向，衡量标准是单摆悬线、反射镜上的竖直刻线及单摆悬线的像三者重合。 2．为使标尺的角度值能真正表示单摆的摆角，移动标尺，使其中心与单摆悬点间的距离y 满足下式 ??= 180πθ B A y 式中θ为标尺的角度数，可取?=5θ，而B A 是标尺上与此5°相对应的弧长，可用 米尺量度。 （2） 利用给定摆长的单摆测定重力加速度 1．适当选择单摆长度，测出摆长。注意，摆长等于悬线长度和摆球半径之和。 2．用于使摆球离开平衡位置（θ﹤5°），然后令它在一个圆弧上摆动，待摆动 稳定后，测出连续摆动50次的时间t ，重复4次。 3．由上述结果求出重力加速度及其标准偏差。 （3） 绘制周期与摆长的关系曲线 在60cm —100cm 之间取5个摆长，并测出与它们对应的周期，作出l T -2 图线。 若图线为直线，则求出其斜率和重力加速度 。 五、实验数据与处理 摆球直径：cm d 190.21= cm d 188.22= cm d 186.23= cm d 188 .2= 1． 用计算法g 及其标准偏差： 给定摆长L=72.39cm 的周期 002.0707.1±=?±T T (s)
大学物理实验报告范例(单摆法测重力加速度)
怀化学院 … 大学物理实验实验报告 系别物信系年级2009专业电信班级09电信1班 姓名张三学号09104010**组别1实验日期2009-10-20（ @ 实验项目:6-单摆法测重力加速度】
【实验项目】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： ( g l π 2=T (1) 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 。 l g 224T =π 式中：d l l 21+ '= (线长加半径)或d l l 2 1 -'=(悬点到小球底端距离减半径) 为减小周期测量误差，通过测量n 次全振动时间测周期，即：n t T = 重力加速度测量计算公式：2 22 4t l n g π= (3) 【实验内容与步骤】 ~ 1. 调整摆长并固定，用钢卷尺测摆线长度l '，重复测量6次。 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高低，使摆球静止时处于光电门中央 4．测量单摆在摆角 5<θ（振幅小于摆长的1/12时）的情况下，单摆连续摆动n 次(n=20)的时间t 。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。 5．计算g 的平均值，并作不确定度评定。