文档介绍：实验题目:单摆的设计与研究(设计性实验)【实验简介】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。【设计的原理思想】一根长度不变的轻质小绳,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,如图1所示。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。当单摆的摆角很小(θ<5°)时,可以证明单摆的周期T满足下面公式gLT?2?(1)224TLg??(2)式中L为单摆长度。单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离;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。从上面公式知T2和L具有线性关系,即LgT224??。对不同的单摆长度L测量得出相对应的周期,可由T2~L图线的斜率求出g值。【实验仪器】1、米尺(量程:2m,分度值:1mm)2、游标卡尺(量程:15cm,分度值:,零值:0)3、电子秒表(分度值:)测n=50的t值【实验步骤的设计】1、测量摆长l:测量悬线长度x1及悬挂体的厚度x2,l=x1-x2-(d/2)2、测量周期T:摆角θ<5°,计时起点选在摆球经过平衡位置的时刻,用停表测出单摆摆动50次的时间T50,共测量5次,取平均值。mgcosθmgsinθLθθmg图13、计算重力加速度:将测出的和T50代入22)/(4nTLgn??中(其中n为周期的连续测量次数),计算出重力加速度g,并计算出测量误差。4、用金属作为摆线,以改变摆线的质量,以研究摆线质量对测g的影响5、用乒乓球作为摆球,形容空气浮力对测g影响【实验记录和数据处理】1、,在不同部位测量5次,取其平均值,计算不确定度。12345平均uAuBUc铁球d(mm)(mm)..(mm),测1次,计算不确定度B。X1X2L=x1-x2-(d/2),让小球自由摆动(摆角<5度),摆动平稳后开始计时,测出摆球连续摆动50个周期的时间,重复测量5次,求平均值,计算不确定度。12345平均uAuBuC棉线铁球T50(s)(s)(s)=±(m)