大学物理仿真实验

实验名称 单摆测量重力加速度  实 验 日 期20##年11月21日

姓名       班级   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

单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为

由此通过测量周期摆长求重力加速度

三、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:

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.

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.

四、实验仪器

单摆仪、摆幅测量标尺、钢球、游标卡尺

五、实验操作

1.用米尺测量摆线长度；

2.用游标卡尺测量小球直径；

3.把摆线偏离中心不超过5°，释放小球，开始计时，单摆超过50个周期后停止计时，记录所有时间。

六、实验结果

七、 数据统计及误差分析

T=97.75s÷50=1.955s

D（平均）=（1.692+1.702+1.672+1.692+1.722+1.672）÷6=1.692cm

l=92.00cm-1.69cm=90.31cm

g = 9.72 m/s^2

△g = 9.80-9.72=0.08 m/s^2

E=△g/g*100%=0.82%<1%

导致误差的因素：计时器读数误差、摆角过大、摆线松动等。

八、实验心得

1、实验前应充分检查仪器是否满足实验要求。

2、在实验前应对实验结果有个预估值。

3、试验时应严格按照步骤进行，随时监测数据值，若发现偏差过大，应及时检查并改正。

4、认真操作，勤于思考才能在实验上有所提高。

第二篇：西安交大大学物理仿真实验报告 (单摆测量重力加速度)

大学物理仿真实验

实 验 报 告

计算机26班

石磊

学号：2120505140

利用单摆测量重力加速度

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

单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为

由此通过测量周期摆长求重力加速度。

三、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%.

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△0.05cm;卡尺精度0.002cm;千分尺精度0.001cm;秒表精度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.

四、 实验仪器

单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺

图1 单摆仪

图2 摆幅测量标尺

图3 钢球

图4 游标卡尺

五、 实验操作

1. 用米尺测量摆线长度；

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；

六、 实验结果

七、 数据统计及误差分析

T=94.43s÷50=1.889s

D（平均）=（1.702+1.722+1.672+1.692+1.692+1.702）÷6=1.697cm l=90.00cm-1.697cm=88.30cm

?g=Tl=0.8830?

?2 1.889??）（）（2×3.1415

?g=9.80 ??2 – 9.77 ??2=0.03 ??2 ???

E=?g?×100%=0.039.80×100%=0.31%

误差分析：

a) 单摆只在最大摆角小于等于 5°时，单摆的振动才可以近似看为为简谐振动。 b) 空气的粘滞阻力并不影响摆动的周期，所以没有造成误差。

c) 由于悬线的质量远小于铁球质量，所以产生的误差可以忽略不计。