大学物理实验 |
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实验目的
学习使用游标卡尺和螺旋测微器测量单摆摆球的直径;学习使用电子秒表,并记录单摆摆动5个周期的时间;根据不确定度均分原理,设计单摆测量重力加速度g;利用单摆测量重力加速度g。
二、实验原理 一、单摆的一级近似的周期公式为 由此通过测量周期T,摆长l求重力加速度。 二、不确定度均分原理 在间接测量中,每个独立测量的量的不确定度都会对最终结果的不确定度有贡献。如果已知各测量之间的函数关系,可写出不确定度传递公式,并按均分原理,将测量结果的总不确定度均匀分配到各个分量中,由此分析各物理量的测量方法和使用的仪器,指导实验。一般而言,这样做比较经济合理。对测量结果影响较大的物理量,应采用精度较高的仪器,而对测量结果影响不大的物理量,就不必追求高精度仪器。 三、实验仪器 游标卡尺,螺旋测微器,米尺,单摆仪,电子停表 四、实验内容 1、游标卡尺的使用 使用游标卡尺,测量5次单摆摆球的直径,记录数据。 2、螺旋测微计的使用 使用螺旋测微计,测量5次单摆摆球的直径,记录数据。 3、电子秒表的使用 使用电子秒表测量单摆摆动5个周期的时间,记录数据。 4、根据不确定度均分原理,设计单摆测量重力加速度g (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)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. 5、利用单摆测量重力加速度g 利用实验室提供的单摆仪,调整并确定合适的摆线长度,测量重力加速度
五、数据处理 (以下为内容例子) 数据记录1、游标卡尺的使用 2、螺旋测微计的使用 3、电子秒表的使用 4、不确定度均分原理,设计单摆测量重力加速度g 5、利用单摆测量重力加速度g (二)计算和数据处理 计算重力加速度g(m/s2)=(4Π2L)/(T2)=(4*3.142*0.9)/(95.91/50)2≈9.65m/s2 六、实验总结(提示:分析讨论和实验结论应分开写) 分析讨论: 测量单摆周期要测量几十次,而不是一次,为什么?分析:因为测量一次误差太大,多次测量,可以减小误差。 摆长是哪两点间的距离?分析:摆长指的是悬点到摆球球心的距离。 为什么计时应以摆球通过平衡位置开始计算?分析:在平衡点开始计时更准确,在最高点误差太大。 实验总结: 本次实验进一步熟悉了螺旋测微器和游标卡尺的使用方法。学习了如何正确使用电子秒表。学会了如何用单摆测量重力加速度g。通过实验还得到以下结论: 单摆的周期T与摆长L之间呈反比例关系,即摆长越长,周期越长。重力加速度的数值为9.65m/s2,与理论值9.8m/s2差值没有太大。 |
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