大学物理单摆测重力加速度实验设计性实验

大学物理实验设计性实

实验报告

单摆法测重力加速度

院系：勘测学院

姓名：李晓霞

班级：勘查0941

学号：01 号

指导教师：刘莹

一．实验要求

重力加速度是重要的地球物理常数，准确测定它的量值，无论是在科学研究还是在生产实践方面都十分重要。测定重力加速度的方法很多，如单摆法，自由落体仪法等，本实验是用单摆法测定本地的重力加速度的值。

根据小球从不同角度摆下后所用的时间及其所摆的次数可得出其周期，在分别测出摆线的长度及小球的直径可得摆长长度，在由周期公式便可求的其重力加速度。

1.所用的实验方法：《单摆法测重力加速度》。

2.实验地点：二教五楼实验室。

3.实验时间：2009年月号。

4.环境与类别：室内-设计性试验。

5.指导教师：老师。

二．实验目的

1、用单摆测量重力加速度；

2、学习一种验证理论公式的方法；

3、了解测量中的主要误差来源及减小误差的方法；

4、作直方图研究偶然误差的特点。

仪器用具及实验装置

单摆仪，MUJ-5C计时计数测速仪，游标卡尺，钢卷尺，单摆小钢球。

实验装置图

三.实验原理：

1)用一不可伸长的轻线悬挂一小球，作摆角很小的摆动就构成一个单摆。设小球的质量为m ，其质心到摆的支o的距离即摆长为l 。作用在小球上的切向力的大小为，它总指向平衡点o。

当角很小时，则，切向力的大小为, 按牛顿第二定律，质点的运动方程为

这是一简谐运动方程，可知该简谐振动角频率的平方等于，由此得出

2）利用MUJ-5C测量100个周期所用的时间，在单摆从第一次计数开始到第一百个周期结束，所用时间为T。

3）用卡尺测量小球直径，测量6次

MUJ-5C计时计数测速仪

四．实验内容:

1.测重力加速度g

(1)用米尺测量摆线的长度；

(2)用游标卡尺沿着摆线的方向测量单摆小球的直径，算出小球的半径；则该单摆摆长为

(3)测量其在,的情况下连续摆动n=100次的时间，代入公式中求出g值。用MUJ-5C测量时间T。周期

(4)利用不确定度传递公式计算出g的不确定度。

(5)适当选取l 和100之值，争取使测得的g值的相对不确定度不大于0.5%。

2.考查摆线质量对测g的影响

按单摆理论，单摆摆线的质量应很小，这是指摆线质量应远小于摆锤的质量。一般实验室的单摆摆线质量小于锤的质量的0.3%，这对测g的影响很小，所以这种影响在此实验的条件下是感受不到的。为了能感受到摆线的质量对单摆周期的影响，要使用粗的摆线来进行测量，使每米长摆线的质量达到摆锤的质量的1/30左右！实验中更换摆锤和摆线，使摆线的质量达到摆锤质量的，重复实验步骤1测量，并与第一次测量结果进行比较。

五．实验数据及处理：

1）小球直径的测量

2）摆长的测量

测量摆线支点与摆球质心之间的距离为L,由于摆球质心位置难测，可以用米尺测得摆线的长为L1,在用千分尺测得摆球的直径为d,则摆长为L=L1+d/2.

3)用MUJ-5C分别册时一百个周期所用的时间

六．注意事项

1、测量单摆周期时，应使单摆在同一平面内摆动，避免成为圆锥摆;

2、为了减小测量周期的误差，记时应在摆球通过最低位置时记时。为了避免视差，在摆过平面反射镜时，摆线，镜面刻线和摆线在镜中的像三者重合时记时;

3、作直方图的目的是研究偶然误差的正态分布规律，在实验中应使系统误差对实验的影响减小到最小;

4、用作图法求斜率取点时，应在直线上另取两点，而不是原数据点。

七．实验感想

物理实验是一个训练学生动手能力的过程，这次物理设计性实验就是一个很好的例子，我们自己收集材料，自己亲自测量各种数据，自己设计属于自己的实验，我通过在网上查找和书籍查找各种材料设计了一个自己的实验，这增强我的动手能力和思维能力，培养了自己独立

思考问题的能力。在这个过程中我学到了很多的东西，也知道了对于物理实验的要求是多么的严格，无论是什么样的测量或是其他别的。

在这个实验过程中，老师对我们都严格要求，有的实验亲自给我们讲解并要求我们注意实验过程中的一写细节，我觉得这样更好的培养了我的细心和认真程度，也让我明白学习物理所具备的基本的东西，这对于我以后整个人生的发展都有很大的帮助。让我以后做什么事都能有一种细心和坚持不懈的好习惯。在这一学期的学习过程中老师教会了我们很多东西，也让我从中学到了对自身发展有帮助的东西，谢谢老师整个一学期来对我的一些帮助，我相信您教会的东西在以后的学习和生活当中对我都会有很大帮助的。

八．误差分析和讨论