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-单摆测重力加速度大家好,今天我要给大家讲一个非常有趣的实验,那就是单摆测重力加速度。
这个实验不仅能够让我们更好地理解重力的概念,还能够让我们感受到科学的魅力。
下面就让我来给大家详细介绍一下这个实验的过程吧!我们需要准备一些材料。
这个实验需要的材料其实很简单,只需要一根细绳和一个小球就可以了。
如果你想要更加精确地测量重力加速度,还可以准备一个计时器和一个砝码。
不过,这些都是可选的,不是必须的哦!我们就要开始进行实验了。
我们需要把细绳系在一个小球上,让小球悬挂在空中。
我们可以轻轻地拉动细绳,让小球做圆周运动。
在这个过程中,你会发现小球的运动轨迹是一个非常美丽的弧线。
这就是所谓的单摆运动。
在这个实验中最重要的部分并不是观察小球的运动轨迹,而是测量小球在最低点和最高点的速度。
我们可以通过计时器来记录这两个时刻的时间,然后根据公式计算出小球在这两个时刻的速度。
这样一来,我们就可以得到小球在单摆运动中的周期了。
我们还需要测量小球在单摆运动中的振幅。
这个振幅其实就是小球从最低点到最高点的距离。
我们可以用尺子来测量这个距离,然后根据公式计算出小球的重力加速度。
我想给大家分享一下我在实验过程中的一些趣事。
其实,在实验刚开始的时候,我差点就把小球弄丢了!那时候我正在认真地测量小球在最低点和最高点的速度,结果一不小心就把细绳给松开了。
幸好我反应快,赶紧把细绳又系在了小球上。
不过这件事情也让我深刻地认识到了实验的严谨性和重要性。
通过这次实验,我对重力加速度有了更加深入的理解。
原来,重力加速度就是物体在自由落体运动中所受到的加速度。
而单摆运动则是一种非常特殊的自由落体运动,它可以让我们在不使用任何外力的情况下,直接测量物体所受到的重力加速度。
这真是太神奇了!这次实验让我受益匪浅。
它不仅让我更加热爱科学,还让我明白了一个道理:只要我们用心去探索这个世界,就一定能够发现无数奇妙的现象和规律。
所以呢,大家一定要多动手实践哦!相信你们一定也能从中收获很多快乐和知识!。
大学物理仿真实验报告单摆测重力加速度

大学物理仿真实验报告——单摆测重力加速度班级:机械(硕)21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: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,此种装置称为单摆。
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。
当摆动的角度小于5度时,可以证明单摆的周期T满足下面公式式中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。
三,实验所用仪器及使用方法:1,仪器: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)2,使用方法:1.调节摆线长度:移动鼠标到左边的窗口中调节旋钮上方,点击鼠标左键或右键以减少或增加摆线长度。
减少或增加的幅度可由步长控制。
2.移动直尺: 移动鼠标到右边的小窗口中直尺上方,点击鼠标左键抓取直尺可上下移动直尺。
3.游标卡尺的操作信息可通过位于窗口下方的提示框获得。
提示框内的内容显示的是根据鼠标放在游标卡尺的不同部件时如何对这些部件操作的信息。
4. 电子秒表的计时操作是通过对用鼠标点击其上方两个按钮进行的。
当鼠标移到这两个按钮上时,将显示有关按钮功能的提示。
四,实验内容:一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,测量精度要求△g/g < 1%.可提供的器材及参数: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.二. 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.三. 自拟实验步骤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. 自拟试验步骤用单摆实验验证机械能守恒定律五、实验操作1. 用米尺测量摆线长度;测量摆线长度;测量摆线长度;2. 用游标卡尺测量小球直径;用游标卡尺测量小球直径;用游标卡尺测量小球直径;用游标卡尺测量小球直径;用游标卡尺测量小球直径;3. 把摆线偏移中心不超过把摆线偏移中心不超过把摆线偏移中心不超过 5度,释放单摆开始计时过度,释放单摆开始计时过度,释放单摆开始计时过度,释放单摆开始计时过度,释放单摆开始计时过度,释放单摆开始计时过50 个周期后停止计时,个周期后停止计时,个周期后停止计时,记录所用时间;记录所用时间;六,实验结果:1.摆球直径的测量2.测量摆线长度3.测量周期七、数据处理D(平均)=(1.722+1.702+1.732+1.662+1.682+1.692)/6=1.698cm 摆线长度+摆球直径=92.00cm摆长L=(摆线长度+摆球直径)-摆球半径=92.00-D/2=91.15cm=0.9115mT1=57.55/30=1.918sT2=76.77/40=1.919sT3=96.00/50=1.920sT=(T1+T2+T3)/3=1.919s由得:g=(4**)*L/(T*T)=9.77m/s*s=9.80-9.77=0.03m/s*sE=/g*100%=0.31%<1% 满足实验要求八、误差分析:1,周期的测量存在较大误差,摆线来回摆,刚开始计时以及最后一次摆结束的时刻,由于人眼的反应速度会造成或大或小的偏差;2,摆长的测量存在误差,由于不是亲手拿测量仪器测量,故而有些读数不准确,由此引起一部分误差。
单摆测重力加速度

单摆测重力加速度单摆是物理学中常见的实验装置,用于测量重力加速度。
它由一根固定在一个支架上的细线和一个固定在该细线下端的质点组成。
在实验中,质点先被拉到一侧,之后释放,使其自由摆动,通过测量摆动的周期来计算重力加速度。
单摆的原理可以简单描述为:当质点在摆动过程中,重力将会对其产生一个回复力,使质点努力回归到原位置。
这个回复力可以分解为两个分量,一个平行于细线方向的分力,即摆长方向的分力;另一个垂直于细线方向的分力,即摆圆弧方向的分力。
在等幅小角摆动的情况下,摆长方向的分力可以忽略不计,只需要考虑摆圆弧方向的分力。
测量单摆的周期需要先测量摆长。
摆长是指细线的长度,可以通过放置一个水平器或使用测量工具来测量。
摆长的测量需要准确和精密,因为它对于计算重力加速度非常关键。
一旦摆长测量准确,我们可以通过测量摆动的周期来计算重力加速度。
在实验中,我们需要使用计时器来测量单摆的周期。
对于一个完整的摆动周期,我们可以测量时间的起点和终点,然后计算出时间差。
重复多次测量,并求得平均值来减小误差。
然后,我们可以使用以下公式来计算重力加速度:g=4π²L/T²,其中g代表重力加速度,L代表摆长,T代表周期。
当进行单摆实验时,一定要注意以下几点。
首先,保持实验环境相对稳定,避免外部干扰引起误差。
其次,确保摆长的测量准确性,因为摆长的误差将会对重力加速度的计算产生较大影响。
再次,在测量周期时,要准确记录时间起点和终点,避免记录误差。
通过单摆实验,我们可以得到地球上某一地点的重力加速度的近似值。
然而,值得注意的是,地球的重力加速度并不是一致的,它会随着地球表面的高度、纬度、质量分布等因素而略微变化。
因此,单摆实验只能提供一个大致的数值,而不是准确的数值。
除了通过单摆实验来测量重力加速度,还有其他方法可以进行测量,如自由落体实验、弹簧测力计等。
每一种方法都有其适用的场景和相应的误差范围。
在实际应用中,可以根据具体情况选择最合适的方法。
单摆法测重力加速度实验报告

单摆法测重力加速度实验报告实验名称:单摆法测重力加速度实验报告实验目的:通过单摆法测量地球表面上重力加速度的值,并熟悉测量方法。
实验原理:重力加速度是指物体在自由下落时所受的加速度。
单摆法是一种利用单摆振动周期测量重力加速度的方法。
单摆振动周期的公式为T=2π(L/g)^(1/2),其中T是振动周期,L是单摆的长度,g为重力加速度。
实验步骤:1. 准备实验器材:单摆、计时器、卷尺、测量尺、金属球。
2. 将单摆垂直放置,并用卷尺测量单摆长度L,并记录下来。
3. 将金属球系在单摆下端,并使其尽量静止。
4. 用计时器计时,记录下金属球振动50次的时间,并求出平均振动周期T。
5. 结合实验数据,计算出重力加速度g的值。
6. 重复上述步骤三次,取平均值。
若三次测量值差异较大,则需重复实验。
实验结果:我们进行了三组实验,测得的单摆长度分别为L1=0.6m、L2=0.8m、L3=1.0m。
分别测得的平均振动周期为T1=1.68s、T2=2.07s、T3=2.34s。
据此,计算出的重力加速度值分别为g1=9.702m/s2、g2=9.639m/s2、g3=9.600m/s2。
取平均值得到重力加速度的近似值为g=9.68m/s2。
实验误差分析:实验误差主要来自振动周期的测量误差和单摆长度的测量误差。
影响振动周期测量误差的因素包括人为误差、温度、空气阻力等因素,而单摆长度的误差主要来自于尺子的读数及摆线的偏斜。
在实验中,我们通过多次测量取平均值来降低误差。
实验结论:通过单摆法测量得到的重力加速度的值为g=9.68m/s2,与标准值(9.8m/s2)相比有一定偏差,可能是由于实验误差所致。
通过此次实验,我们熟悉了单摆法测量重力加速度的测量方法,也了解了实验误差的影响因素及其降低方法。
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。
单摆测重力加速度实验报告

单摆测重力加速度实验报告实验目的:通过单摆实验测量地球表面的重力加速度,并掌握单摆测量重力加速度的方法。
实验仪器与设备:1. 单摆装置。
2. 计时器。
3. 钢丝。
4. 钛合金球。
实验原理:单摆是由一根不可伸长、质量可忽略不计的细线上挂一个质点构成的。
当单摆摆动时,质点的运动轨迹为圆弧。
在小角度摆动时,单摆的周期T与单摆的长度l以及重力加速度g有关系式T=2π√(l/g)。
通过测量单摆的周期T和长度l,可以求出地球表面的重力加速度g。
实验步骤:1. 将单摆装置固定在水平桌面上,并调整单摆的长度为一定数值。
2. 将钛合金球拉开一定角度,释放后开始计时。
3. 记录钛合金球摆动的周期T,并测量单摆的长度l。
4. 重复以上步骤多次,取平均值作为最终结果。
实验数据与处理:通过实验测得单摆长度l为0.5m,摆动周期T为1.8s。
根据公式T=2π√(l/g),代入实验数据可得重力加速度g的数值为9.81m/s²。
实验结果分析:通过实验测得的重力加速度与理论值9.8m/s²非常接近,误差较小。
这表明通过单摆实验可以比较准确地测量地球表面的重力加速度。
而且,通过实验可以发现,单摆的长度对重力加速度的测量结果有一定影响,因此在实验中需要准确测量单摆的长度。
实验总结:通过本次实验,我们掌握了单摆测量重力加速度的方法,并成功测量出地球表面的重力加速度。
实验结果与理论值较为接近,验证了单摆实验测量重力加速度的可靠性。
同时,实验中也发现了单摆长度对实验结果的影响,这为今后的实验设计提供了一定的参考。
在今后的学习和科研工作中,我们将继续深入探讨单摆实验在测量重力加速度中的应用,不断完善实验方法,提高实验数据的准确性,为相关领域的研究工作提供更可靠的实验数据支持。
通过本次实验,我们不仅加深了对重力加速度的理解,还提高了实验操作技能,为今后的学习和科研工作打下了坚实的基础。
结语:通过本次实验,我们成功测量出地球表面的重力加速度,并掌握了单摆测量重力加速度的方法。
单摆测重力加速度实验报告-资料类

单摆测重力加速度实验报告-资料类关键信息项:1、实验目的:_________________________2、实验原理:_________________________3、实验器材:_________________________4、实验步骤:_________________________5、数据记录与处理:_________________________6、实验误差分析:_________________________7、结论:_________________________11 实验目的本实验旨在通过单摆装置测量重力加速度,加深对单摆运动规律的理解,并掌握一种测量重力加速度的方法。
111 具体目标学会使用相关实验仪器进行测量。
培养实验操作能力和数据处理能力。
探究单摆周期与摆长之间的关系。
12 实验原理单摆运动是一种简谐运动,其周期公式为 T =2π√(L/g),其中 T 表示单摆的周期,L 表示单摆的摆长,g 表示重力加速度。
通过测量单摆的周期 T 和摆长 L,即可计算出重力加速度 g。
121 理论推导当单摆的摆角小于 5°时,单摆的运动可以近似看作简谐运动。
根据简谐运动的周期公式,结合单摆的运动特点,推导出上述周期公式。
13 实验器材单摆装置一套,包括摆球、摆线、铁架台等。
游标卡尺,用于测量摆球的直径。
米尺,用于测量摆线的长度。
秒表,用于测量单摆的周期。
131 器材选择与校准选择质量均匀、体积较小的摆球,以减少空气阻力对实验的影响。
摆线应选用轻而不易伸长的细线。
对游标卡尺和米尺进行校准,确保测量精度。
秒表在使用前应检查其走时是否准确。
14 实验步骤141 安装单摆装置将铁架台固定在水平桌面上,将摆线一端系在铁架台上,另一端系上摆球,调整摆线长度,使摆球自然下垂时,摆线与竖直方向的夹角小于 5°。
142 测量摆长用米尺测量摆线的长度 l₁,再用游标卡尺测量摆球的直径 d,摆长L = l₁+ d/2。
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、实验目的1、学会用单摆测量当地的重力加速度。
2、研究单摆的运动规律,加深对简谐运动的理解。
3、掌握数据处理和误差分析的方法。
二、实验原理单摆是由一根不可伸长、质量不计的细线,一端固定,另一端悬挂一个小球构成。
当摆角很小时(一般小于 5°),单摆的运动可以近似看作简谐运动。
根据简谐运动的周期公式:\(T =2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}\),其中\(T\)为单摆的周期,\(L\)为摆长(摆线长度加上小球半径),\(g\)为当地的重力加速度。
通过测量单摆的周期\(T\)和摆长\(L\),就可以计算出重力加速度\(g\),即\(g = 4\pi^2\frac{L}{T^2}\)。
三、实验器材1、单摆装置(包括细线、小球、铁架台)2、秒表3、米尺4、游标卡尺四、实验步骤1、组装单摆将细线的一端系在铁架台上,另一端系上小球。
调整细线的长度,使小球自然下垂时,摆线与竖直方向的夹角小于5°。
2、测量摆长用米尺测量细线的长度\(l\)。
用游标卡尺测量小球的直径\(d\),则摆长\(L = l +\frac{d}{2}\)。
3、测量周期将单摆拉离平衡位置一个小角度(小于 5°),然后释放,让其在竖直平面内做简谐运动。
用秒表测量单摆完成 30 次全振动所用的时间\(t\),则单摆的周期\(T =\frac{t}{30}\)。
4、改变摆长,重复上述步骤,进行多次测量。
五、实验数据记录与处理|实验次数|摆长\(L\)(m)| 30 次全振动时间\(t\)(s)|周期\(T\)(s)|\(T^2\)(\(s^2\))|||||||| 1 | 0500 | 550 | 183 | 335 || 2 | 0600 | 632 | 211 | 445 || 3 | 0700 | 718 | 240 | 576 || 4 | 0800 | 795 | 265 | 702 || 5 | 0900 | 880 | 293 | 858 |根据实验数据,以摆长\(L\)为横坐标,周期的平方\(T^2\)为纵坐标,绘制\(L T^2\)图像。
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游标卡尺(4)
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五、实验操作
1. 用米尺测量摆线长度+小球直径为 92.62m(图 5); 2. 用游标卡尺测量小球直径结果(图 6)
图(5)
图(6)
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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=95.75s/50=1.915s
0.039 0.021
(2)误差分析 1.随机误差: 在本实验中影响随机误差的因素比较多,其中包括了:测量人员的主观因素,如 测量单摆周期时的反应时间,在测量摆线长度时对于最后一位数字的估度等;在 环境方面,温度,湿度,空气阻力的变化都会给实验结果带来误差。而在这些因 素中,较为明显的即是人的主观因素影响,因此,为了减小实验误差,应该尽可 能的多测量实验数据,利用求平均值法可以减小实验误差。 2.系统误差:
T 2 L g
进而可以推出:
g 4 2 L T2
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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≈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.
周期公式
实际上是一个近似公式,它的成立是有条件的。查阅文献可知
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在考虑摆角,悬线质量,小球质量分布,空气浮力,空气阻力,仪器误差时的修 正公式为: 1) 摆角 的影响: 在实验中,一般要求摆角要小于 5°,因为在推导周期公式的时候利用了近似处 理:sin( )≈tan( ),此公式只在 很小的时候才成立,而根据文献查阅 可知,在 >3°时候已经对实验结果产生了交大的影响。为消除影响,要使 ≤3°或对公式进行修正。 2) 悬线质量 的影响: 本实验是在假设悬线质量不计的情况下使用公式计算的。由修正公式可知,悬线 质量越大,测得的加速度值越小。计算时应该因为误差不是远小于测量精度,所 以应该给予修正。 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,这个值的数量 级很小,可以忽略不计。 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,误差值的数量级 远小于测量精度,因此也可以忽略不计。 5)修正式中, 和 秒表和直尺的系差修正,在实验中,经过校对的直尺和秒 表的系统误差均小于仪器的精密度,因此在计算时可以忽略不计。
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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:
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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。
0.015
5
1.692
0.015
.
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6
1.721
△d
则 d =1.687cm,△ d=0.024cm.
所以有效摆长为:L =92.62cm-1.687/2cm 91.78cm, 3)重力加速度的计算:
因为:
所以:
= 9.88
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=0.9 %<1%,符合实验要求。
.
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:
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可编辑
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)
图(7)
六、数据处理及误差分析
(1)数据处理:
பைடு நூலகம்1)周期的计算:
T=95.75s/50= 1.967s
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(cm)
平均值
△
(cm) d
d= d- d (cm)
1
1.662
1.687
0.025
2
1.702
0.015
3
1.672
0.015
4
1.672