大學(xué)物理試驗(yàn)-單擺法測(cè)重力加速度

實(shí)驗(yàn)名稱虛擬仿真實(shí)驗(yàn)2:單擺法測(cè)量重力加速度姓名學(xué)號(hào)同組同學(xué)（學(xué)號(hào)）班級(jí)20級(jí)生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)2021.6.27實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介單擺實(shí)驗(yàn)是個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，許多著名的物理學(xué)家都對(duì)單擺實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)細(xì)致的研究。本實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)基本方法的訓(xùn)練，根據(jù)已知條件和測(cè)量精度的要求，學(xué)會(huì)應(yīng)用誤差均分原則選用適當(dāng)?shù)膬x器和測(cè)量方法，學(xué)習(xí)累積放大法的原理和應(yīng)用，分析基本誤差的來(lái)源，提出進(jìn)行修正和估算的方法。實(shí)驗(yàn)儀器圖1單擺儀實(shí)際照片和仿真圖片的顯示操作提示：1.拖動(dòng)擺球讓擺球擺動(dòng)2.用鼠標(biāo)左鍵或者右鍵點(diǎn)擊擺線末端的旋鈕來(lái)增大或者減小擺線長(zhǎng)圖2游標(biāo)卡尺實(shí)際照片和仿真圖片的顯示操作提示：1.可以拖動(dòng)副尺部分，改變測(cè)量卡口張開的大??；2.可以用鼠標(biāo)左鍵或者右鍵點(diǎn)擊鎖定旋鈕，來(lái)鎖住或者解鎖副尺。圖3螺旋測(cè)微器實(shí)際照片和仿真圖片的顯示操作提示：鼠標(biāo)左鍵或者右鍵點(diǎn)擊轉(zhuǎn)軸可以向上或者向下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸；鼠標(biāo)左鍵或者右鍵點(diǎn)擊鎖，可以鎖定或者解鎖圖4電子秒表實(shí)際照片和程序中的顯示操作提示：鼠標(biāo)點(diǎn)擊開始暫停按鈕可以開始或者暫停計(jì)時(shí)；鼠標(biāo)點(diǎn)擊復(fù)位按鈕可以對(duì)秒表復(fù)位圖5米尺實(shí)際照片和程序中的顯示操作提示：用鼠標(biāo)拖動(dòng)左側(cè)全景圖中的白色區(qū)域，改變右側(cè)放大區(qū)域?qū)?yīng)的位置在右側(cè)圖中拖動(dòng)米尺，可以改變米尺位置實(shí)驗(yàn)原理單擺的一級(jí)近似的周期公式為得到由此通過(guò)測(cè)量周期T,擺長(zhǎng)L求重力加速度g。2.不確定度均分原理在間接測(cè)量中，每個(gè)獨(dú)立測(cè)量的量的不確定度都會(huì)對(duì)最終結(jié)果的不確定度有貢獻(xiàn)。如果已知各測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系，可寫出不確定度傳遞公式，并按均分原理，將測(cè)量結(jié)果的總不確定度均勻分配到各個(gè)分量中，由此分析各物理量的測(cè)量方法和使用的儀器，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。一般而言，這樣做比較經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大的物理量，應(yīng)采用精度較高的儀器，而對(duì)測(cè)量結(jié)果影響不大的物理量，就不必追求高精度儀器。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、游標(biāo)卡尺的使用使用游標(biāo)卡尺，測(cè)量5次單擺擺球的直徑，記錄數(shù)據(jù)。2、螺旋測(cè)微計(jì)的使用使用螺旋測(cè)微計(jì)，測(cè)量5次單擺擺球的直徑，記錄數(shù)據(jù)。3、電子秒表的使用使用電子秒表測(cè)量單擺擺動(dòng)5個(gè)周期的時(shí)間，記錄數(shù)據(jù)。4、根據(jù)不確定度均分原理，設(shè)計(jì)單擺測(cè)量重力加速度g（1）根據(jù)誤差均分原理,自行設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,合理選擇測(cè)量?jī)x器和方法.（2）測(cè)量重力加速度g,測(cè)量精度要求△g/g<1%.可提供的器材及參數(shù):游標(biāo)卡尺,米尺,千分尺,電子秒表,支架,細(xì)線(尼龍線),鋼球,擺幅測(cè)量標(biāo)尺(提供硬白紙板自制),天平(公用).假設(shè)擺長(zhǎng)l≈70.00cm;擺球直徑D≈2.00cm;擺動(dòng)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(jì)分析,實(shí)驗(yàn)人員開或停秒表反應(yīng)時(shí)間為0.1s左右,所以實(shí)驗(yàn)人員開,停秒表總的反應(yīng)時(shí)間近似為△人≈0.2s.5、利用單擺測(cè)量重力加速度g利用實(shí)驗(yàn)室提供的單擺儀，調(diào)整并確定合適的擺線長(zhǎng)度，測(cè)量重力加速度五．實(shí)驗(yàn)操作步驟具體儀器操作見儀器說(shuō)明1、準(zhǔn)備儀器將需要用到的儀器，從儀器欄中拖到桌面上來(lái)。鼠標(biāo)移動(dòng)到儀器上的時(shí)候，可以在提示信息欄中看見相應(yīng)的提示信息。使用儀器之前需要雙擊打開調(diào)節(jié)窗口再進(jìn)行調(diào)節(jié)。2、測(cè)量擺球直徑雙擊打開千分尺或者游標(biāo)卡尺窗口，點(diǎn)擊開始測(cè)量按鈕，將小球拖入進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量完成后關(guān)閉窗口。3、調(diào)節(jié)擺線長(zhǎng)度雙擊米尺打開米尺測(cè)量窗口，雙擊單擺打開單擺窗口。按住單擺窗口中擺線末端的旋鈕調(diào)節(jié)擺線長(zhǎng)度，在米尺窗口中讀出擺線長(zhǎng)度。4、測(cè)量擺動(dòng)周期打開單擺窗口和電子秒表窗口。拖動(dòng)小球使其擺動(dòng)，使用秒表測(cè)量周期。5、填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”按鈕，將實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)填入到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中。數(shù)據(jù)處理用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺線長(zhǎng)度測(cè)量次數(shù)12345平均值擺球長(zhǎng)度L/mm19.7419.7419.7419.7419.7419.742.用螺旋測(cè)微器測(cè)量大鋼球直徑測(cè)量次數(shù)12345平均值擺球直徑D/mm19.43019.43019.43019.43019.43019.4303.用秒表測(cè)量單擺5個(gè)周期時(shí)間（測(cè)量過(guò)程中不得改變擺線長(zhǎng)度）測(cè)量次數(shù)12345平均值總時(shí)間5T（s）10.0710.0710.0710.0710.0710.07一個(gè)周期T(S)2.0142.0142.0142.0142.01