大學(xué)物理仿真實驗報告(一)

大學(xué)物理仿真實驗報告（一）——利用單擺測量重力加速度班級：機測控11姓名：劉明杰學(xué)號：2110103016實驗?zāi)康模?.學(xué)習(xí)進行簡單設(shè)計性實驗的基本方法，根據(jù)已知條件和測量精度的要求，學(xué)會應(yīng)用誤差均分原則選用適當?shù)膬x器和測量方法2.學(xué)習(xí)累積放大法的原理和應(yīng)用，分析基本誤差的來源及進行修正的方法。實驗儀器與使用方法：實驗儀器：單擺儀、擺幅測量標尺、鋼球、細線、游標卡尺、停表。使用方法：1.調(diào)節(jié)擺線長度:移動鼠標到左邊的窗口中調(diào)節(jié)旋鈕上方，點擊鼠標左鍵或右鍵以減少或增加擺線長度。減少或增加的幅度可由步長控制。2.移動直尺:移動鼠標到右邊的小窗口中直尺上方，點擊鼠標左鍵抓取直尺可上下移動直尺。3.游標卡尺的操作信息可通過位于窗口下方的提示框獲得。提示框內(nèi)的內(nèi)容顯示的是根據(jù)鼠標放在游標卡尺的不同部件時如何對這些部件操作的信息。4.電子秒表的計時操作是通過對用鼠標點擊其上方兩個按鈕進行的。當鼠標移到這兩個按鈕上時，將顯示有關(guān)按鈕功能的提示。實驗步驟：1.用誤差均分原理設(shè)計一單擺裝置,測量重力加速度g.設(shè)計要求:(1)根據(jù)誤差均分原理,自行設(shè)計試驗方案,合理選擇測量儀器和方法.(2)寫出詳細的推導(dǎo)過程,試驗步驟.(3)用自制的單擺裝置測量重力加速度g,測量精度要求△g/g<1%.可提供的器材及參數(shù):游標卡尺、米尺、千分尺、電子秒表、支架、細線(尼龍線)、鋼球、擺幅測量標尺(提供硬白紙板自制)、天平(公用).假設(shè)擺長l≈70.00cm;擺球直徑D≈2.00cm;擺動周期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;根據(jù)統(tǒng)計分析,實驗人員開或停秒表反應(yīng)時間為0.1s左右,所以實驗人員開,停秒表總的反應(yīng)時間近似為△人≈0.2s.2.對重力加速度g的測量結(jié)果進行誤差分析和數(shù)據(jù)處理,檢驗實驗結(jié)果是否達到設(shè)計要求.實驗數(shù)據(jù)記錄及處理：1.擺球直徑的測量記錄次123456擺球直徑/cm1.7021.7121.6921.6521.7321.7022.測量擺線長度：實驗測得擺線長度+擺球直徑=95.80cm3.測量周期：T=97.56s÷50=1.951s;D（平均）=（1.702+1.712+1.692+1.652+1.732）÷6=1.699cml=95.80cm-1.70cm=94.10cmg=l/(T/2π)^2=9.76m/s?g=9.80-9.76=0.04m/s;E=g/?gx100%=0.4%<1%,符合實驗要求。誤差分析：單擺只在最大擺角小于等于5°時，單擺的振動才可以近似看為為簡諧振動。這時視為簡諧振動的誤差非常小，因為在回復(fù)力公式推導(dǎo)時，只有在擺角θ小于等于5°時才有sinθ=[近似相等]=tanθ=θ[弧度]=X/L，有：F=-X(mg/L)，即回復(fù)力與離開平衡位置的位移大小成正比，方向相反，振動為簡諧振動。因此，單擺擺角會產(chǎn)生誤差?？諝獾恼硿枇Σ⒉挥绊憯[動的周期，所以沒有造成誤差。由于