06单摆法测重力加速度数据处理指导
用单摆测量重力加速度
(6)研究单摆的周期跟摆长的关系.在重力加速度一定时，周期 跟摆长的二次方根成正比.测出不同摆长下，周期跟相应的摆长 的关系，然后以做出L--T图像，利用图像研究比例关系。
秒表的使用和读数： 停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和.
注意：当内侧分针没有超过半格时，外侧秒针读小于
30的数字；
(3)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过10º)，然后 放开小球让它摆动，用停表测量单摆完成30次全振动（或50次） 所用的时间，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时 间就是单摆的周期.
(4)把测得的周期和摆长的数值代入公式 速度g的值.
，求出重力加
(5)改变摆长，重做几次实验.设计一个表格，把测得的数据和 计算结果填入表格中，计算出每次实验的重力加速度.最后求出 几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力 加速度.
(6)测量单摆的振长时应使摆球处于自然下垂状态，用米尺测量出摆线 的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，然后算出摆长，要准确到毫米 位.
【误差分析】
①本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求.即：悬点是否固定，是 单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动， 以及测量哪段长度作为摆长等等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减 小到远小于偶然误差而忽略不计的程度.
【实验器材】
带孔小钢球一个 约1m长的细线一条 铁架台 米尺 停表 游标卡尺.
【实验内容】
1、步骤 (1)取约1m长的细线穿过带孔的小钢球，
并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌边 的支架上，如图所示.
(2)用米尺量出悬线长L′，准确到毫米；用 游标卡尺测摆球直径，算出半径r，也准确 到毫米。则单摆的摆长为L＋r.
用单摆测定重力加速度(指导书)
上海电力学院物理实验指导书所属课程：大学物理实验实验名称：重力加速度的测定面向专业：全院理工科实验室名称：物理实验室2006年2 月上海电力学院θsin mg f -=一、实验目的：1、用单摆法测定本地区的重力加速度g ；2、验证单摆振动周期的平方与摆长成正比，学会用图解法处理数据。
3、学习使用秒表。
二、实验仪器、设备：名 称型号、规格 备 注 单摆装置 J-LD33 米尺 游标卡尺 停表三、实验原理：在不同的地区，同一物体所受的重力是不同的，所以重力加速度g 也不同，重力加速度是一个重要的地球物理常数，准确测定它的量值在理论和实践上都有重要的意义。
它首先由伽利略（1564——1642）证明，如果忽略空气摩擦的影响，则所有落地物体都将以同一加速度下落，这个加速度称为重力加速度g 。
历史上曾有很多人研究这个问题，如波茨坦大地测量研究所花了八年时间用开特摆准确测得当地的测重力加速度。
测定它的方法有很多，在实验室目前常用的有单摆法和自由落体法应用单摆来测定重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期取决于重力加速度g 和摆长L,只要测出周期，量出摆长，就可算出g 值。
在摆长远大于球的直径，摆球质量远大于悬线质量的条件下，将摆球自平衡位置拉开，（摆角θ< 50 ）,然后释放，摆球即在平衡位置左右往返作周期性摆动，如图1-1所示。
摆球在任一位置均受到重力和摆线张力的作用，其切向力是重力的切向分力，为： 图1-1式中g 为重力加速度，m 为摆球质量，负号表示力与角位移方向相反。
摆球的切向加速度和角加速度的关系为22dt d L a θ=θθsin 22mg dt d L m -=⋅由f=ma 可得由于θ角很小，sin θ≈θ,于是有上式表明，在摆角很小时，单摆运动是简谐振动，圆频率L g =ω， 振动周期为gL T πωπ22==则 22/4T L g π=实验时，若测出摆长L 及相应的摆动周期T,即可由上式求得重力加速度g 。
实验报告：用单摆测重力加速度_2
实验报告
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
g
L
T π
2=，由此可得重力加速度224T L g π=，测出摆长L 、周期T ，代入上式，可算出g 值。
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 d L '+=
2
，周期30t
T =，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。
五、数据：
长春地区重力加速度标准值g 0=9.８０m/s 2
六、结果：由实验测得本地重力加速度值为_____。
用单摆测量重量加速度实验报告(带数据)
曲阜师范大学实验报告实验日期：5.17 实验时间：8：30-12：00姓名：方小柒学号：**********实验题目：用单摆测量重力加速度一、实验目的：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、实验仪器：单摆仪、游标卡尺、螺旋测微器、电子秒表、米尺三、实验内容：1、游标卡尺的使用使用游标卡尺，测量5次单摆摆球的直径，记录数据。
2、螺旋测微计的使用使用螺旋测微计，测量5次单摆摆球的直径，记录数据。
3、电子秒表的使用使用电子秒表测量单摆摆动5个周期的时间，记录数据。
4、根据不确定度均分原理，设计单摆测量重力加速度g（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）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.5、利用单摆测量重力加速度g利用实验室提供的单摆仪，调整并确定合适的摆线长度，测量重力加速度四、实验原理：一、单摆的一级近似的周期公式为由此通过测量周期T,摆长l求重力加速度。
二、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。
单摆法测量重力加速度实验原理
单摆法测量重力加速度实验原理一、实验介绍单摆法是测量重力加速度的一种方法，其基本原理是利用单摆在重力作用下的周期性振动来测量重力加速度。
该实验可以帮助学生深入了解物理学中的重要概念，如周期、振动、重力等。
二、实验原理1. 单摆的运动规律单摆是由一个质点和一根不可伸长的轻细线组成，质点在重力作用下沿着垂直方向做简谐运动。
根据牛顿第二定律，单摆系统受到的合力为质点所受的向下的重力和绳子所受的向上张力之和。
由于绳子不可伸长，因此张力始终与线上方向相反，大小相等。
因此，单摆系统可以看成是一个简谐振动系统。
2. 单摆周期与重力加速度之间关系根据简谐运动规律，单摆周期T与其长度l和重力加速度g有关系式：T=2π√(l/g)通过测量单摆长度和周期，可以计算出地球上的重力加速度g。
3. 实验步骤（1）将单摆吊在水平方向上，并调整摆线长度，使单摆在水平方向上做小振动，观察单摆的运动情况。
（2）记录单摆的长度和周期，重复多次实验取平均值。
（3）根据上述公式计算出重力加速度g。
三、实验注意事项1. 单摆必须保持在水平方向上振动。
2. 摆线必须细长且不可伸长。
3. 实验数据应取多次测量的平均值。
四、实验误差分析1. 系统误差：由于单摆的质量分布不均匀、空气阻力等因素的存在，会影响到单摆的运动规律，从而导致实验结果产生一定误差。
2. 随机误差：由于测量仪器精度、人为操作等因素的影响，每次测量所得数据可能存在一定偏差。
通过多次重复实验可以减小随机误差。
五、实验拓展1. 可以通过改变单摆长度来观察重力加速度与单摆周期之间的关系。
2. 可以将单摆置于不同地点进行比较，探究地球重力加速度在不同地点是否相同。
单摆法测量重力加速度
1．学习使用秒表、米尺。 2．用单摆法测量重力加速度。
[教学要求]
1. 理解单摆法测量重力加速度的原理。 2. 研究单摆振动的周期与摆长、摆角的关系。 3. 学习在实验中减小不确定度的方法。
[实验器材]
单摆装置（自由落体测定仪），秒表，钢卷尺
[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。
（2-8）
s2t1-s1t2= g (t22t1-t12t2) 2
于是得到
g
=
⎜⎜⎝⎛
s2 t2 t2
− s1 t1
− t1
⎟⎟⎠⎞
（2-9）
2
[实验步骤]
（一） 按式（2-6）测定重力加速度
1．将重锤悬挂在铁芯上，调节底座螺旋，使支柱处于铅直状态后，取下重锤。
2．捏紧气囊，使它吸住小球。将第一个光电门固定在小球恰好不挡光的地方，调整
−
t
2 2
− 2t1t2
t22t1 − t12t2
∂ ln g ∂t 2
=
− s1 s2t1 − s1t2
− 2t1t2 − t12 t22t1 − t12t2
[注意事项]
1．调节仪器铅直放置，上下两光电门中心在同一条铅垂线上，使小球下落时的中心
通过两个光电门的中心。
2．对每一时间值要进行多次测量。
关，而且与摆动的角振幅有关，其公式为：
T=T0[1+( 1 )2sin2 θ +( 1× 3 )2sin2 θ T0 为θ接近于 0o 时的周期，即 T0=2π L g
物理实验报告—利用单摆测重力加速度
实验报告实验名称：利用单摆测重力加速度实验原理：当单摆角很小时 (5α<)，单摆的运动为简谐运动，根据单摆周期公式，只需要测出摆长l 和周期T ，便可测定重力加速度g 。
224l g Tπ=实验仪器：细线一根，毫米刻度尺，手机（装有phyphox 软件）实验内容：5α<时，测定g 并对测量结果进行分析，给出你的测量结果。
实验步骤：1、将细绳一端固定在竖直墙面上，另一端固定在手机上，让手机面与墙面平行，做成一个摆。
2、打开软件，下拉菜单找到“力”下的“摆”，让手机偏离平衡位置一个小角度，点击运行按钮，放手后，软件会根据陀螺仪测量的数据自动记录单摆的周期和频率。
3、改变角度的大小即改变单摆的周期，按照如上步骤多次进行测量，并记录数据。
4、软件设置了几个功能：“结果”栏目可以反馈单摆的周期和频率；“G ”栏目中可以输入摆长，系统会自动计算重力加速度g ； “摆长”栏目中，默认g 值为9.81 m/s 2，系统会自动计算摆长。
注意：测量摆长时，应从悬点的位置测量到手机的中心。
实验简易装置图：数据表格：自行填写，记录测量中的数据、图表或者截屏数据处理： ① 对于周期T ：计算周期T 的平均值：11 1.51()ni i T T s n ===∑计算A 类不确定度： ()0.08A U T ==≈计算B类不确定度：()0.006BUT ==≈ 所以得到周期T 的标准不确定度为：()0.09C U T ==≈故周期() 1.510.09()C T T U T s =+=+ ② 对于摆长l ：因为只测量一次其A 类不确定度为0,故直接计算B 类不确定度：()0.03B U l ==≈所以得到摆长l 的标准不确定度为：()0.03C U l ==≈故摆长()55.60.03()C l l U l cm =+=+ ③ 对于重力加速度g ：根据单摆周期公式计算重力加速度：224(,)lg f T l Tπ==间接测量量g 的平均值为：2119.6189.6(/)ni i g g m s n ===≈∑间接测量量g 的标准不确定度为：()0.670.7C U g ==≈间接测量量g 的标准不确定度为：()0.7100%7.3%9.6C g U g E g==⨯= 故重力加速度29.60.7(/)g m s =± 误差分析：1. 手机数显表的精度引起的极限误差，1()0.01m t T s ∆=2. 毫米刻度尺的精度引起的误差，取最小分度值的一半，1()0.05m t l cm ∆= 结果表达：2()9.60.7(/)()7.3%C C gg g U g m s U g E g ⎧=+=±⎪⎨==⎪⎩。
用单摆测定重力加速度
用单摆测定重力加速度实验注意事项及误差分析1、实验原理单摆的偏角很小（小于010）时，其摆动可视为简谐运动，摆动周期为2T =，由此可得224g L T π=。
从公式可以看出，只要测出单摆的摆长L 和摆动周期T ，即可计算出当地的重力加速度。
实验器材：1、单摆、停表、直尺、游标卡尺、铁架台等。
2、单摆、光电门传感器、直尺、游标卡尺、铁架台等。
注意器材：绳 —— 不可伸长，质量小，尽可能长但小于1m(不然米尺难以量) 球 —— 越小，越重为佳长度测量：L = l 线 + r ， r ：游标卡尺测，精确到0.01mml 线 ：米尺测，精确到mm ，估读到0.1mm 时间测量：秒表，精确到0.1s ，无须估读2、注意事项⑴实验所用的单摆应符合理论要求，即线要细、轻、不伸长，摆球要体积否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面振动以及测量哪段长度作为摆长等等。
只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而忽略不计的程度。
⑵本实验偶然误差主要来自时间（即单摆周期）的测量上。
因此，要注意测准时间（周期）。
要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时的方法，不能多记振动次数。
为了减小偶然误差，应进行多次测量然后取平均值。
⑶本实验中长度（摆线长、摆球的直径）的测量时，读数读到毫米位即可（即使用卡尺测摆球直径也需读到毫米位）。
时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。
少算r,换言之作的图是T2-R摆线的图故截距在y轴上为正4、实验数据处理方法⑴求平均值法⑵图象法①图象法之一：2T －L 图象L 对应求出图线的斜率k ，即可求得g 值，如图3所示。
24g k π=⋅，22L Lk T T ∆==∆。
5、实例分析例1、利用单摆测重力加速度时，为了使实验结果尽可能准确，应选择下列哪一组实验器材？（ ）A 、乒乓球、丝线、秒表、米尺B 、软木实心球、细绳、闹钟、米尺C 、铅质实心球、粗绳、秒表、米尺D 、铁质实心球、丝线、秒表、米尺解析：单摆是理想化模型，摆球应质量大、体积小，摆线应细，且不可伸长，所以D 选项正确。
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实验六 单摆法测重力加速度
实验报告第5、6部分参考
[数据处理] （每个式子应代入数据，不能仅写出结果）
（1）摆线长度平均值
='l
摆球直径平均值
=d
单摆摆长平均值
≈+'=2
d l l 时间t 的平均值
=t
重力加速度平均值
≈=2224t l
n g π
（2）摆线长度的不确定度
≈-'-'≈
∑='16)(612i i A l l l U cm U B l 05.0)(=∆≈'钢卷尺仪
则
≈+='''2
2B l A l l U U U
（3）摆球直径的不确定度 ≈--≈∑=1
6)(612i i dA d d U cm U dB 002.0)(=∆≈游标卡尺仪
则
≈+=2
2dB dA d U U U
（4）摆长的不确定度（由摆线长度的不确定度l U '和摆球直径的不确定度d U 根据教材21页不确定度传递公式（2.2.15）得出）
≈+='224
1d l l U U U
（5）时间t 的不确定度
≈--≈∑=1
6)(612i i tA t t U s 001.0)(=∆≈数字毫秒仪仪tB U
则
≈+=22tB tA t U U U
（6）重力加速度的相对不确定度（由摆长的不确定度l U 和时间t 的不确定度t U 根据教材22页不确定度传递公式（2.2.16）得出）
≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=2
22t U l U U t l gr 则重力加速度的不确定度
≈=gr g U g U
[实验结果与分析]
本次实验测得本地区重力加速度为：=g
（应表示成形如“2)3.02.981(-⋅±=s cm g ”的形式，注意有效数字的规定） 相对不确定度为
实验分析：（对结果的合理性作出必要的分析，说明误差可能产生的原因。
）。