大学物理单摆实验报告

【篇一：大学物理设计性实验报告单摆测重力加速度】

设

大 学 物 理

计 性 实 验 报 设计课题：单摆法测重力加速度 班 级： 应化131姓 名： 王大磊 学 号：

告

单摆法测重力加速度

【实验目的】

1. 掌握用单摆测本地区重力加速度的方法。

2. 考查单摆的系统误差对测量重力加速度的影响。 3. 正确进行数据处理和误差分析。 【实验器材】

单摆实验仪、秒表、卷尺、游标卡尺 【实验原理】

ma

切

?

mg?

d2?

ml2??mg?dt

图1

d2?g

??? ① 2

ldt

这是一简谐运动方程，可知该简谐振动角频率?的平方等于g / l ，由此得出??

2?

?tg l

t?2?

g?4?2

l

② g

l

③ t2

实验时，测量一个周期的相对误差较大，一般是测量连续摆动n个周期的时间t，则t?t/n，因此

n2l

g?4?2 ④

t

2

式④中?和n不考虑误差，因此g的不确定度传递公式为：

??????

?g?g?l???2t?

?l??t?

2

2

从上式可以看出，在?l和?t大体一定的情况下，增大l和t对提高测量g准确度有利。 【实验内容与步骤】

1. 测重力加速度g

(1) 用钢卷尺测量摆线长度l’，重复测量6次。注意：摆线长度应包括小球上的接线柱长度。

(2) 用游标卡尺测量单摆小球的直径d，重复测量6次。则单摆摆长为

l?l?

d。 2

(3) 测量单摆在??5?的情况下连续摆动n?30次的时间t，重复测量6次。注意：单摆必须在竖直平面内摆动，防止形成圆锥摆；摆动几个周期，待摆动稳定后在开始计时。

(4) 将单摆摆角?改为10?，重复第(3)步。

(5) 根据式④求出g值，利用不确定度传递公式算出g的不确定度，写出测量结果。 【数据表格】

原始数据见附页。 摆线长l1?cm 球直径六次测量结果：

单摆摆30个周期的时间（六次测量）：

【数据处理】

1. 单摆摆长为l?l?入公式④得出g的值。

2. 摆球直径的不确定度

?d??da??db

2

2

d

，d取平均值，代入前面的式子得到l；再把l和t代2

其中 ?da?

??d

i?1

6

i

?d

?

2

6?1

?db?(?仪)游标卡尺?0.02mm

3. 因为摆线长度为单次测量，不考虑其不确定度，所以摆长的不确定度?l

即为摆球直径的不确定度。

4. 时间t的不确定度

?t??ta??tb

2

2

其中

?ta?

?(t

i?1

6

i

?t)2

6?1

?tb???仪?数字毫秒仪?0.001s

5. 将?l和?t的值代入下式

???????g?g?l???2t?

?l??t?

2

2

求出重力加速度的不确定度。

6.写出实验结果：

g?g??g

相对不确定度：

eg?

【实验讨论与感想】

?gg

?100%

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。

【篇二：大学物理实验-单摆】

实 验 报 告

实验名称：单摆测量重力加速度

学 院： 理学院 班 级：xxxxxx 姓 名：木小涵 学 号：xxxxxxxxxx 时 间： 2012.06.02

1. 实验目的

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。

2. 实验原理

本实验所用单摆仪的一级近似公式为

由此，通过测量周期t，摆长l即可求得重力加速度。

3. 实验仪器

3.1 单摆仪

3.2 摆幅测量仪

3.3 铜球

3.4 游标卡尺

3.5 其他器材

米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,天平

4. 实验内容

4.1 用误差均分原理设计一单摆装置,测量重力加速度g.

设计要求:

(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)写出详细的推导过程,试验步骤.

(3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g 1%.

4.2 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求.

4.3研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小.

5. 仪器操作

5.1 米尺

在主窗口中，以鼠标左键点击放在桌面上的米尺，打开使用米尺测量摆线与摆球直径子窗口。窗口中，可用鼠标拖动左边红框上下移动，同时右边的小窗口作为左边红框视野的放大显示随左边红框上下移动而改变显示内容。

(1)调节摆线长度

移动鼠标到左边的窗口中调节旋钮上方，点击鼠标左键或右键以减少或增加摆线长度。减少或增加的幅度可由步长控制。

(2)移动直尺

移动鼠标到右边的小窗口中直尺上方，点击鼠标左键抓取直尺可上下移动直尺。 测得数据如下：

5.2 游标卡尺

在主窗口中，以鼠标左键点击放在桌面上的游标卡尺，打开使用游标卡尺测量摆球直径子窗口。游标卡尺的操作信息可通过位于窗口下方的提示框获得。

提示框内的内容显示的是

根据鼠标放在游标卡尺的不同部件时如何对这些部件操作的信息。测得数据如下：

【篇三：大学物理实验-单摆实验-参考】

单摆实验

【实验目的】

1．通过对单摆周期的大量精密测量，利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律，从而加深对偶然误差统计规律的认识。

gm-1单摆实验仪（编号） 数字毫秒计（编号） 米尺【实验原理】

一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律

构思：对偶然误差服从正态分布规律的最好验证是统计检验。就是在一定条件下进行大量（几百次或更多）的精密测量，将其偏差的分布与理论值相比较，即是将偏差出现在一定区间的实际个数与理论计算的预期个数相比较，如果两者一致，则可以认为正态分布规律是成立的。

方案：

1、统计直方图 …… 2、误差的置信概率 …… 二、利用单摆测重力加速度 构思：…… 方案：…… 【实验内容及步骤】

一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律（自拟） 二、利用单摆测重力加速度（自拟） 【数据记录及处理】

一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律

单摆次数

1 2 3

累计时间(s)

0.668 1.400 2.023

周期（t/s）

1.355 1.381 1.387

-0.0220 0.0040 0.0100

2

2

4 2.781 5 3.410 6 4.142 7 4.807 8 5.511 9 6.180 10 6.905 11 7.538 12 8.288 13 8.921 14 9.653 15 10.316 16 11.022 17 11.691 18 12.412 19 13.053 20 13.795 21 14.433 22 15.163 23 15.825 24 16.532 25 17.202 26 17.919 27 18.567 28 19.302 29 19.945 30 20.672 31 21.335 32 22.042 33 22.713 34 23.426 35 24.080 36 24.809 37 25.457 38 26.180 39 26.846 40 27.551 41 28.224 42 28.934 43 29.592 44 30.316 45 30.970 46 31.688 47 32.357 48 33.060 49

33.735

1.361 -0.0160 1.397 0.0200 1.369 -0.0080 1.373 -0.0040 1.394 0.0170 1.358 -0.0190 1.383 0.0060 1.383 0.0060 1.365 -0.0120 1.395 0.0180 1.369 -0.0080 1.375 -0.0020 1.390 0.0130 1.362 -0.0150 1.383 0.0060 1.380 0.0030 1.368 -0.0090 1.392 0.0150 1.369 -0.0080 1.377 0.0000 1.387 0.0100 1.365 -0.0120 1.383 0.0060 1.378 0.0010 1.370 -0.0070 1.390 0.0130 1.370 -0.0070 1.378 0.0010 1.384 0.0070 1.367 -0.0100 1.383 0.0060 1.377 0.0000 1.371 -0.0060 1.389 0.0120 1.371 -0.0060 1.378 0.0010 1.383 0.0060 1.368 -0.0090 1.382 0.0050 1.378 0.0010 1.372 -0.0050 1.387 0.0100 1.372 -0.0050 1.378 0.0010 1.382 0.0050 1.370

-0.0070

0.016 0.000256 0.020 0.000400 0.008 0.000064 0.004 0.000016 0.017 0.000289 0.019 0.000361 0.006 0.000036 0.006 0.000036 0.012 0.000144 0.018 0.000324 0.008 0.000064 0.002 0.000004 0.013 0.000169 0.015 0.000225 0.006 0.000036 0.003 0.000009 0.009 0.000081 0.015 0.000225 0.008 0.000064 0.000 0.000000 0.010 0.000100 0.012 0.000144 0.006 0.000036 0.001 0.000001 0.007 0.000049 0.013 0.000169 0.007 0.000049 0.001 0.000001 0.007 0.000049 0.010 0.000100 0.006 0.000036 0.000 0.000000 0.006 0.000036 0.012 0.000144 0.006 0.000036 0.001 0.000001 0.006 0.000036 0.009 0.000081 0.005 0.000025 0.001 0.000001 0.005 0.000025 0.010 0.000100 0.005 0.000025 0.001 0.000001 0.005 0.000025 0.007

0.000049

50 51 52

34.442 35.105 35.823

平均值（s） 标准误差：

1.381

1.377 0.0098

0.0040

0.004

0.000016

直方图：略

误差的置信概率：略 结论：……

二、利用单摆测重力加速度 数据处理过程详见教材p19 例1-3

2

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【思考和讨论】

你所作的统计直方图是否大致按正态分布的？通过置信概率的计算，能否验证高斯误差分布定律？若有出入，试分析其原因。