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验

实验报告

单摆法测重力加速度

院 系： 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师：

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：2012年 12月23日。 4.环境与类别：室内-设计性试验。

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； 仪器用具及实验装置

游标卡尺，钢卷尺，单摆小钢球，秒表。

三.实验原理：

在偏角小于5°情况下如图1所示，单摆近似做简谐运动，其周期T2Lg，由此可得重力加速度g4LT22，测出摆长L、周

期T，代入上式，可算出g值。

四.实验步骤：

1.用游标卡尺测小铁球直径d ，测3次，记入表格。 2.把铁夹固定在铁架上端；将细线一端穿过小铁球的孔后打结，另一端固定在铁夹上，并使摆线长比1m略小；将做成的单摆伸出桌面外，用米尺测出悬吊时的摆线长L′（从悬点到小铁球顶端），也测3次，记入表格。

3.将摆球拉离平衡位置一段小距离（摆线与竖直方向夹角小于5°）后放开，让单摆在一个竖直面内来回摆动，用秒表测出单摆30次全振动时间t（当摆球过最低点时开始计时），也测3次，记入表格。

4.求出所测几次d、L′和t的平均值，用平均值算出摆长

Ld2L，周期Tt30，并由此算出g值及其相对误差。

5.确认所测g值在实验允许的误差范围之内后，结束实验，整理器材。

五、实验数据：

次测 量 量 摆球直径d/cm 摆线长L′/cm 单摆全振动30次时间t/s 摆长L/m 0.9906 1.91 98.10 59.9 1.90 98.00 60.0 1.91 98.20 59.9 重力加速度g/ms-2 9.806 1.91 98.10 59.9 数 1 2 3 平均值 周期T/s 1.997 相对误差 0.14%

六、实验结果：

由实验测得本地重力加速度值为9.806m/s2.

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。

八．误差分析和讨论

单摆实验测重力加速度原理的前提条件是摆角很小，空气阻力不

计，因此摆锤应选密度大的材料，而测量时摆角要尽量小，摆长尽量长。

在测量长度时，本实验用到两种测量仪器-米尺和游标卡尺。游标卡尺的精密度比米尺大。而该实验中，周期重力加速度测量不确定度的影响远大于摆长，因此用秒表采用多周期的测量，以减小测量误差。