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诺贝尔物理学奖得主——高锟 设计实验4 单摆测重力加速度 [实验目的] 1.掌握实验原理及方法。 2.利用单摆测定重力加速度g值，要求Eg≤0.5%。 3.分析受力情况，讨论误差原因，评价测量结果。 4.进一步熟悉并掌握根据什么以及如何选择实验仪器和用量。 [实验要求] 1.根据单摆的等时性原理和所学过的知识，自行设计用“单摆测定重力加速度”的实验。 2.通过该设计实验，体会并掌握在设计实验时选择仪器与参数的方法。 3.测定重力加速度g值，要求≤0.5%，并将实验值g与标准值g0=9.8017/s2（天津地区重力加速度值）进行比较。 4.测绘周期与摆长的关系曲线：T2～l曲线。 5.测绘周期与摆角的关系曲线：T～θ曲线。 6.验证摆球质量与周期的关系。 7.写出完整的设计预习和实验报告。 [实验仪器与条件] 单摆仪、秒表、米尺、游标卡尺 1583年，伽利略在比萨大教堂内观察了圣灯的缓慢摆动。他发现“连续摆动的圣灯（单摆）的每次摆动时间间隔是相等的，与摆动的振幅无关。这一观察结果，为单摆作为记时装置奠定了基础。这就是单摆的等时性原理。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. [实验原理提示] 应用单摆来测重力加速度既简单，又方便。因为单摆的振动周期决定于振动系统本身的性质，即决定于重力加速度g和摆长l，如图36-1所示。所以，需要测量出单摆的摆长l，并测出其摆动的平均周期，就可以算出重力加速度g的值。图36-1中，摆长可调，两个金属球m分别为钢球和铝球。 地球上，各地区重力加速度g随该地区的地理纬度和相对于海平面的高度不同而稍有差异。接近南北极时g值最大，而赤道附近g值最小，但两者相差也仅仅1/300左右。天津地区的g=908017m/s2。本实验以此为实验标准值。 [设计要点与理论根据] 一、理论及公式推导 1．推导出利用单摆测重力加速度的公式 2．根据误差理论，推导出标准不确定度 以及的表达式。 其中， 、 图36-1 单摆仪原理示意图 （36-1） （36-2） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 二、实验方法和实验仪器的选择 1．根据误差的“等量分配原则”，以及本实验对 的要求，列出关于 , 的方程。 ∵ （36-3） ∴ （36-4） 根据误差的“等量分配原则”，即各物理量的分误差对总误差的贡献相等。因此 （36-5） (36-6) 由此，可以求得各分误差大小为 （36-7） （36-8） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * * * * * * 设计性、研究性(创新性)实验的探讨 河北工业大学物理实验中心 　　　　魏怀鹏 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 绪 论 大学实验课实践首先经历基本实验、提高性、综合性实验三个层次（阶段）的实验训练，而第四个层次（阶段），即设计性、研究性、创新性实验的学习和讨论，尤为重要。 通过设计性实验或具有研究性、创新性内容的实验，能使同学们在实验方法的考虑、测量仪器的选择和配合、测量条件的