大学物理实验课程设计实验报告完整版
大学普通物理实验报告模板

大学普通物理实验报告模板实验名称:实验目的:本次实验的目的是验证牛顿第二定律,即物体的加速度与作用力成正比,与质量成反比。
通过实验,我们能够更好地理解牛顿第二定律的基本原理,并掌握实验操作技能。
实验器材:实验器材包括:电子秤、砝码、滑块、滑轨、支架、砝码等。
实验步骤:1. 安装好实验装置,确保滑块紧贴滑轨。
2. 将电子秤调零,并记录电子秤读数。
3. 将砝码挂在支架上,作为阻力。
4. 将滑块置于支架上,并调节阻力大小,使滑块做匀速运动。
5. 记录滑块的质量、阻力、速度等数据。
6. 在滑块上添加砝码,改变滑块的质量,重复实验步骤4-5。
7. 记录每次实验的数据,并进行分析。
实验结果:通过实验数据的分析,我们发现滑块的加速度与作用力成正比,与质量成反比。
具体数据如下表所示(单位:g):| 质量(kg)| 阻力(N)| 加速度(m/s²)| 加速度与质量的比值(m/s²/kg)| 加速度与阻力的比值(m/s²/N)|| --- | --- | --- | --- | --- || 0.1 | 0.5 | 5.0 | 50.0 | 1.0 || 0.2 | 1.0 | 2.5 | 50.0 | 0.5 || 0.3 | 1.5 | 2.5 | 57.1 | 0.433 || ... | ... | ... | ... | ... |实验结论:通过本次实验,我们验证了牛顿第二定律的基本原理,即物体的加速度与作用力成正比,与质量成反比。
实验数据与理论值相符,说明我们的实验方法正确,实验结果可靠。
此外,我们还学会了如何使用电子秤等实验器材,掌握了基本的实验操作技能。
讨论与建议:本次实验虽然取得了一定的成果,但仍存在一些不足之处。
首先,实验过程中可能存在误差,需要进一步优化实验方法,提高实验精度。
其次,实验数据可能受到环境因素的影响,需要进一步研究环境因素对实验结果的影响。
最后,我们可以考虑增加一些有趣的实验内容,如不同阻力的实验等,以提高学生对物理知识的兴趣和掌握程度。
大学物理实验报告(通用11篇)

大学物理实验报告(通用11篇)大学物理实验报告(通用11篇)实验报告是在科学研究活动中人们为了检验某一种科学理论或假设,通过实验中的观察、分析、综合、判断,如实地把实验的全过程和实验结果用文字形式记录下来的书面材料。
以下是小编为大家整理的大学物理实验报告,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
大学物理实验报告篇1一、演示目的气体放电存在多种形式,如电晕放电、电弧放电和火花放电等,通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。
二、原理首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。
尖端电极放电,而球型电极未放电。
这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。
导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处),两极之间的电场越强,空气层被击穿。
反之越少(球型电极处),两极之间的电场越弱,空气层未被击穿。
当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时,其间的电场较弱,不能击穿空气层。
而此时球型电极与平板电极之间的距离最近,放电只能在此处发生。
三、装置一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。
四、现象演示让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。
尖端电极放电,而球型电极未放电。
接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离,放电在球型电极与平板电极之间发生五、讨论与思考雷电暴风雨时,最好不要在空旷平坦的田野上行走。
为什么?大学物理实验报告篇2一、实验目的:1、用热分析法(步冷曲线法)测绘Zn-Sn二组分金属相图;2、掌握热电偶测量温度的基本原理。
二、实验原理:概述、及关键点1、简单的二组分金属相图主要有几种?2、什么是热分析法?步冷曲线的线、点、平台各代表什么含义?3、采用热分析法绘制相图的关键是什么?4、热电偶测量温度的基本原理?三、实验装置四、实验关键步骤:不用整段抄写,列出关键操作要点,推荐用流程图表示。
五、实验原始数据记录表格(根据具体实验内容,合理设计)组成为w(Zn)=0.7的样品的温度-时间记录表时间τ/min 温度 t/oC开始测量 0 380第一转折点第二平台点结束测量六、数据处理(要求写出最少一组数据的详细处理过程)七、思考题八、对本实验的体会、意见或建议(若没有,可以不写)(完)1.学生姓名、学号、实验组号及组内编号;2.实验题目:3.目的要求:(一句话简单概括)4.仪器用具: 仪器名称及主要规格(包括量程、分度值、精度等)、用具名称。
大学物理的实验报告

大学物理的实验报告一、实验名称测量物体的密度二、实验目的1、掌握测量物体密度的基本原理和方法。
2、学会使用物理实验仪器,如天平、量筒等。
3、培养实验操作能力和数据处理能力。
三、实验原理物体的密度定义为物体的质量与体积的比值。
对于形状规则的物体,可以通过测量其尺寸计算体积;对于形状不规则的物体,可以通过排水法测量其体积。
质量可以用天平直接测量。
根据密度的定义式:ρ = m / V (其中ρ为密度,m 为质量,V 为体积),计算出物体的密度。
四、实验仪器托盘天平、量筒、待测物体、水、细线。
五、实验步骤1、调节天平将天平放在水平桌面上。
用镊子将游码拨至标尺左端的零刻度线处。
调节横梁两端的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,此时横梁平衡。
2、测量物体的质量将待测物体放在天平的左盘,用镊子向右盘中加减砝码,并移动游码,使天平平衡。
读出砝码的质量和游码在标尺上的示数,相加得到物体的质量m ,并记录。
3、测量物体的体积在量筒中倒入适量的水,记录此时水的体积 V1 。
用细线将待测物体拴好,缓慢浸没在量筒的水中,读出此时水和物体的总体积 V2 。
物体的体积 V = V2 V1 ,并记录。
4、计算物体的密度根据密度公式ρ = m / V ,计算出物体的密度。
重复测量三次,取平均值,以减小误差。
六、实验数据记录与处理|测量次数|质量 m(g)|水的体积 V1(cm³)|总体积 V2(cm³)|体积 V(cm³)|密度ρ(g/cm³)||||||||| 1 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ || 2 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ || 3 |_____ |_____ |_____ |_____ |_____ |平均值:ρ =_____ (g/cm³)七、实验误差分析1、测量质量时,天平的读数存在误差,可能是砝码的质量不准确或者读数时视线未与标尺垂直。
课程设计实验报告10篇

课程设计实验报告10篇(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种类型的经典范文,如工作报告、合同协议、心得体会、演讲致辞、规章制度、岗位职责、操作规程、计划书、祝福语、其他范文等等,想了解不同范文格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!Moreover, our store provides various types of classic sample texts, such as work reports, contract agreements, insights, speeches, rules and regulations, job responsibilities, operating procedures, plans, blessings, and other sample texts. If you want to learn about different sample formats and writing methods, please pay attention!课程设计实验报告10篇【第1篇】大学物理实验课程设计实验报告北方民族大学大学物理实验(设计性实验)实验报告指导老师:王建明姓名:张国生学号:XX0233学院:信息与计算科学学院班级:05信计2班重力加速度的测定一、实验任务精确测定银川地区的重力加速度二、实验要求测量结果的相对不确定度不超过5%三、物理模型的建立及比较初步确定有以下六种模型方案:方法一、用打点计时器测量所用仪器为:打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带,找出起始点0,数出时间为t的p点,用米尺测出op的距离为h,其中t=0.02秒X两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2.将所测代入即可求得g.方法二、用滴水法测重力加速度调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n 取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法三、取半径为r的玻璃杯,内装适当的液体,固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转,这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面重力加速度的计算公式推导如下:取液面上任一液元a,它距转轴为X,质量为m,受重力mg、弹力n.由动力学知:ncosα-mg=0(1)nsinα=mω2X(2)两式相比得tgα=ω2X/g,又 tgα=dy/dX,∴dy=ω2XdX/g,∴y/X=ω2X/2g.∴ g=ω2X2/2y..将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标X、y测出,将转台转速ω代入即可求得g.方法四、光电控制计时法调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n 取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.方法五、用圆锥摆测量所用仪器为:米尺、秒表、单摆.使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动,用直尺测量出h(见图(1)用秒表测出摆锥n转所用的时间t,则摆锥角速度ω=2πn/t 摆锥作匀速圆周运动的向心力f=mgtgθ,而tgθ=r/h所以mgtg θ=mω2r由以上几式得:g=4π2n2h/t2.将所测的n、t、h代入即可求得g值.方法六、单摆法测量重力加速度在摆角很小时,摆动周期为:则通过对以上六种方法的比较,本想尝试利用光电控制计时法来测量,但因为实验室器材不全,故该方法无法进行;对其他几种方法反复比较,用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉,仪器在实验室也很齐全,故利用该方法来测最为顺利,从而可以得到更为精确的值。
大学物理演示实验报告完整版

大学物理演示实验报告完整版一、实验目的大学物理演示实验是物理教学的重要组成部分,通过直观的现象和实际操作,帮助我们更好地理解物理原理和规律。
本次演示实验的目的主要包括以下几个方面:1、观察和理解各种物理现象,如力学、热学、电磁学、光学等领域的典型现象。
2、培养我们的观察能力、思考能力和动手能力。
3、激发我们对物理学科的兴趣,提高学习的积极性和主动性。
二、实验仪器在本次演示实验中,我们使用了以下多种仪器和设备:1、牛顿摆:由多个质量相同的金属球通过细线悬挂组成,用于演示动量守恒和能量守恒。
2、静电发生器:能够产生高压静电,展示静电现象,如静电吸引、静电放电等。
3、光学三棱镜:用于分解白光,观察光的色散现象。
4、特斯拉线圈:产生高频高压交流电,产生绚丽的电弧。
5、傅科摆:证明地球自转的装置。
三、实验内容及现象1、牛顿摆实验将牛顿摆的一侧小球拉起一定高度,然后释放。
观察到被拉起的小球撞击另一侧的小球,另一侧只有一个小球被弹起,且弹起的高度几乎与释放时的高度相同。
这一现象表明在理想情况下,动量守恒和能量守恒。
2、静电发生器实验打开静电发生器,当金属球上积累足够的电荷时,我们发现靠近金属球的轻小物体(如纸屑)被吸引。
用手指靠近金属球时,能感受到轻微的电击,同时还能看到静电放电产生的火花。
3、光学三棱镜实验让一束白光通过三棱镜,在屏幕上可以看到白光被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光带。
这清楚地展示了光的色散现象,说明白光是由不同颜色的光混合而成的。
4、特斯拉线圈实验接通特斯拉线圈的电源,线圈顶部产生强烈的电弧,呈现出美丽的放电现象。
同时,还能听到“滋滋”的放电声。
5、傅科摆实验启动傅科摆,随着时间的推移,可以观察到摆的摆动平面在缓慢地转动,这直观地证明了地球的自转。
四、实验原理1、牛顿摆根据动量守恒定律,当一个小球撞击另一个小球时,它们之间的总动量保持不变。
同时,由于忽略了空气阻力和摩擦等因素,能量也守恒,所以被弹起的小球能达到与释放时相近的高度。
大学物理实验课程设计实验报告[页2]
![大学物理实验课程设计实验报告[页2]](https://img.taocdn.com/s3/m/b97ad9130722192e4536f6a7.png)
大学物理实验课程设计实验报告[页2]大学物理实验课程设计实验报告大学物理实验课程设计实验报告t=pcosθp=mgl图2-1单摆原理图摆锥所受的力f是重力和绳子张力的合力,f指向平衡位置。
当摆角很小时(θ5°),圆弧可近似地看成直线,f也可近似地看作沿着这一直线。
设摆长为l,小球位移为x,质量为m,则sinθ=f=psinθ=-mg=-mx(2-1)由f=ma,可知a=-x式中负号表示f与位移x方向相反。
单摆在摆角很小时的运动,可近似为简谐振动,比较谐振动公式:a==-ω2x可得ω=于是得单摆运动周期为:t=2π/ω=2π(2-2)t2=l(2-3)或g=4π2(2-4)利用单摆实验测重力加速度时,一般采用某一个固定摆长l,在多次精密地测量出单摆的周期t后,代入(2-4)式,即可求得当地的重力加速度g。
由式(2-3)可知,t2和l之间具有线性关系,为其斜率,如对于各种不同的摆长测出各自对应的周期,则可利用t2—l图线的斜率求出重力加速度g。
试验条件及误差分析:上述单摆测量g的方法依据的公式是(2-2)式,这个公式的成立是有条件的,否则将使测量产生如下系统误差:1.单摆的摆动周期与摆角的关系,可通过测量θ5°时两次不同摆角θ1、θ2的周期值进行比较。
在本实验的测量精度范围内,验证出单摆的t与θ无关。
实际上,单摆的周期t随摆角θ增加而增加。
根据振动理论,周期不仅与摆长l有关,而且与摆动的角振幅有关,其公式为:t=t0[1+()2sin2+()2sin2+……]式中t0为θ接近于0o时的周期,即t0=2π2.悬线质量m0应远小于摆锥的质量m,摆锥的半径r应远小于摆长l,实际上任何一个单摆都不是理想的,由理论可以证明,此时考虑上述因素的影响,其摆动周期为:3.如果考虑空气的浮力,则周期应为:式中t0是同一单摆在真空中的摆动周期,ρ空气是空气的密度,ρ摆锥是摆锥的密度,由上式可知单摆周期并非与摆锥材料无关,当摆锥密度很小时影响较大。
大学生设计物理实验报告

大学生设计物理实验报告实验目的研究光的反射与折射规律,验证光的折射定律,并探究光的折射角与入射角之间的关系。
实验器材- 光源- 光屏- 凹透镜- 直尺- 三棱镜- 透明平板实验原理光的反射定律光在光滑面上发生反射时,入射角等于反射角,即i = r。
光的折射定律光在两种介质的界面上从一种介质进入另一种介质时,入射角、折射角和入射介质和折射介质的折射率之间有如下关系:n_1 \sin{i} = n_2 \sin{r},其中n_1为入射介质的折射率,n_2为折射介质的折射率,i为入射角,r为折射角。
实验步骤1. 将光源放置在实验台上,并调整光源位置,使得光线射向光屏上的标志物。
2. 在光路上加入凹透镜,调整凹透镜位置,使得光线聚焦,并观察光线的改变。
3. 使用直尺、三棱镜和透明平板,在光路上形成折射现象的条件。
4. 调整入射角,并记录下相应的折射角。
5. 根据测得的数据,绘制出入射角与折射角的关系图。
数据处理与结果分析根据实验测得的数据,我们可以绘制出入射角与折射角的关系曲线。
从曲线上可以看出,当光线从光疏介质进入光密介质时,入射角增大时,折射角也随之增大,并且两者之间存在线性关系。
根据光的折射定律的公式n_1 \sin{i} = n_2 \sin{r},我们可以推导出\sin{i} = \frac{n_2}{n_1} \sin{r}。
由于\frac{n_2}{n_1}是常数,因此我们可以得到\sin{i} = k \sin{r}的关系。
根据这个关系,我们可以发现入射角与折射角存在正弦关系。
通过实验结果的分析,我们可以得出结论:光的折射角与入射角之间的关系是正弦关系。
实验总结通过本次实验,我们进一步探究了光的反射与折射现象,并验证了光的折射定律。
在实验中,我们使用了光源、光屏、凹透镜、直尺、三棱镜和透明平板等工具,通过调整光线的入射角来观察光线的折射现象,并测量了相应的入射角和折射角。
通过对实验数据的处理和分析,我们得出了光的折射角与入射角之间存在正弦关系的结论。
大学物理实验报告实验报告

大学物理实验报告实验报告实验目的本次大学物理实验旨在通过实验探究物理现象和规律,以加深学生对物理知识的理解和掌握。
具体实验目的如下:1.了解物理实验操作流程和仪器的使用方法;2.研究热传导过程的规律,并求解导热系数;3.通过摆动实验,了解谐振的现象和规律,并测算物体的周期和频率;4.研究波的干涉、衍射和偏振现象,掌握光学现象的基本原理。
实验器材1.导热仪;2.摆锤长度测量装置;3.快门式摄像机;4.高斯仪;5.紫外-可见分光光度计;6.光学仪器(凸透镜、半反射镜、平行光管);7.实验数据采集软件和计算机。
实验原理热传导实验我们将使用导热仪,通过在不同的介质中传导热量,研究热传导过程和规律。
在实验过程中,我们将记录下时间、温度、热流(功率)、介质的导热系数等数据,以求解介质的导热系数。
摆动实验本次摆动实验中,我们将研究谐振现象和规律。
我们会使用摆锤长度测量装置来测量物体的周期和频率。
通过记录和计算数据,我们将得出一个频率与周期的函数关系式,以及物体的运动规律。
光学实验我们将使用高斯仪、紫外-可见分光光度计和光学仪器等设备,研究波的干涉、衍射和偏振现象。
我们会通过记录和分析数据,掌握光学现象的基本原理和规律。
实验步骤热传导实验1.将导热仪的测量头放入热源中,开始记录计算机上显示的温度值。
2.等待温度稳定以后,调节热源功率和测量头位置等参数,记录下相应的功率、时间、温度等数据。
3.反复进行步骤2,直至记录到7-10组数据。
4.使用导热仪的软件,自动计算出导热系数和误差。
摆动实验1.放置摆锤长度测量装置,并将物体悬挂于摆锤上。
2.改变物体的悬挂长度,使其摆动。
3.使用快门式摄像机,记录下物体的运动轨迹,记录下运动的时间和周期。
4.反复进行步骤2-3,改变长度以探究物体的运动规律。
光学实验1.使用高斯仪、紫外-可见分光光度计等仪器,进行波的干涉、衍射和偏振实验。
2.通过实验,记录下光的干涉、衍射和偏振现象的各项数据,如光程差、波长、亮度等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
编号:TQC/K376
大学物理实验课程设计实
验报告完整版
Daily description of the work content, achievements, and shortcomings, and finally put forward reasonable suggestions or new direction of efforts, so that the overall process does not deviate from the direction, continue to move towards the established goal.
【适用信息传递/研究经验/相互监督/自我提升等场景】
编写:________________________
审核:________________________
时间:________________________
部门:________________________
大学物理实验课程设计实验报告完
整版
下载说明:本报告资料适合用于日常描述工作内容,取得的成绩,以及不足,最后提出合理化的建议或者新的努力方向,使整体流程的进度信息实现快速共享,并使整体过程不偏离方向,继续朝既定的目标前行。
可直接应用日常文档制作,也可以根据实际需要对其进行修改。
北方民族大学
大学物理实验(设计性实验)
实验报告
指导老师:王建明
姓名:张国生
学号:XX0233
学院:信息与计算科学学院
班级:05信计2班
重力加速度的测定
一、实验任务
精确测定银川地区的重力加速度
二、实验要求
测量结果的相对不确定度不超过5%
三、物理模型的建立及比较
初步确定有以下六种模型方案:
方法一、用打点计时器测量
所用仪器为:打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.
利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带,找出起始点0,数出时间为t的p点,用米尺测出op的距离为h,其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式
h=gt2/2得g=2h/t2,将所测代入即可求得g.
方法二、用滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、取半径为r的玻璃杯,内装适当的液体,固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转,这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面
重力加速度的计算公式推导如下:
取液面上任一液元a,它距转轴为x,质量为m,受重力mg、弹力n.由动力学知:
ncosα-mg=0(1)
nsinα=mω2x(2)
两式相比得tgα=ω2x/g,又tgα
=dy/dx,∴dy=ω2xdx/g,
∴y/x=ω2x/2g.∴g=ω2x2/2y.
.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出,将转台转速ω代入即可求得g.
方法四、光电控制计时法
调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法五、用圆锥摆测量
所用仪器为:米尺、秒表、单摆.
使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动,用直尺测量出h(见图1),用秒表测出摆锥n转所用的时间t,则摆锥角速度ω=2πn/t
摆锥作匀速圆周运动的向心力
f=mgtgθ,而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得:
g=4π2n2h/t2.
将所测的n、t、h代入即可求得g值.
方法六、单摆法测量重力加速度
在摆角很小时,摆动周期为:
则
通过对以上六种方法的比较,本想尝试利用光电控制计时法来测量,但因为实验室器材不全,故该方法无法进行;对其
他几种方法反复比较,用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉,仪器在实验室也很齐全,故利用该方法来测最为顺利,从而可以得到更为精确的值。
四、采用模型六利用单摆法测量重力加速度
摘要:
重力加速度是物理学中一个重要参量。
地球上各个地区重力加速度的数值,随该地区的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。
一般说,在赤道附近重力加速度值最小,越靠近南北两极,重力加速度的值越大,最大值与最小值之差约为
1/300。
研究重力加速度的分布情况,在地
球物理学中具有重要意义。
利用专门仪器,仔细测绘各地区重力加速度的分布情况,还可以对地下资源进行探测。
伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动,用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间,他发现连续摆动的圣灯,其每次摆动的时间间隔是相等的,与圣灯摆动的幅度无关,并进一步用实验证实了观察的结果,为单摆作为计时装置奠定了基础。
这就是单摆的等时性原理。
应用单摆来测量重力加速度简单方便,因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的性质,即决定于重力加速度g和摆长l,只需要量出摆长,并测定摆动的周期,就可以算出g值。
实验器材:
单摆装置(自由落体测定仪),钢卷尺,游标卡尺、电脑通用计数器、光电门、单摆线
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,摆锥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,摆锥即在平衡位置左右作周期性的往返摆动,如图2-1所示。
f=psinθ
f
θ
t=pcosθ
p=mg
l
图2-1单摆原理图
摆锥所受的力f是重力和绳子张力的合力,f指向平衡位置。
当摆角很小时(θ
<5°),圆弧可近似地看成直线,f也可近似地看作沿着这一直线。
设摆长为l,小球位移为x,质量为m,则
sinθ=
f=psinθ=-mg=-mx(2-1)
由f=ma,可知a=-x
式中负号表示f与位移x方向相反。
单摆在摆角很小时的运动,可近似为简谐振动,比较谐振动公式:a==-ω2x
可得ω=
于是得单摆运动周期为:
t=2π/ω=2π(2-2)
t2=l(2-3)
或g=4π2(2-4)
利用单摆实验测重力加速度时,一般采用某一个固定摆长l,在多次精密地测量出单摆的周期t后,代入(2-4)式,即可求得当地的重力加速度g。
由式(2-3)可知,t2和l之间具有线性关系,为其斜率,如对于各种不同的摆长测出各自对应的周期,则可利用t2—l图线的斜率求出重力加速度g。
试验条件及误差分析:
上述单摆测量g的方法依据的公式是
(2-2)式,这个公式的成立是有条件的,否则将使测量产生如下系统误差:
1.单摆的摆动周期与摆角的关系,可通过测量θ<5°时两次不同摆角θ1、θ2的周期值进行比较。
在本实验的测量精度范围内,验证出单摆的t与θ无关。
实际上,单摆的周期t随摆角θ增加而增加。
根据振动理论,周期不仅与摆长l有关,而且与摆动的角振幅有关,其公式为:
t=t0[1+()2sin2+()2sin2+……]
式中t0为θ接近于0o时的周期,即t0=2π
2.悬线质量m0应远小于摆锥的质量m,摆锥的半径r应远小于摆长l,实际上
任何一个单摆都不是理想的,由理论可以证明,此时考虑上述因素的影响,其摆动周期为:
3.如果考虑空气的浮力,则周期应为:
式中t0是同一单摆在真空中的摆动周期,ρ空气是空气的密度,ρ摆锥是摆锥的密度,由上式可知单摆周期并非与摆锥材料无关,当摆锥密度很小时影响较大。
4.忽略了空气的粘滞阻力及其他因素引起的摩擦力。
实际上单摆摆动时,由于存在这些摩擦阻力,使单摆不是作简谐振动而是作阻尼振动,使周期增大。
上述四种因素带来的误差都是系统误差,均来自理论公式所要求的条件在实验
中未能很好地满足,因此属于理论方法误差。
此外,使用的仪器如千
本处可输入公司或团队名字
THIS TEMPLATE IS DESIGNED BY FOONSHION。