物理实验_单摆测定重力加速度.doc

实验二 单摆测定重力加速度 【实验目的】 1．学会使用停表和用停表测量摆动周期方法。 2．学会单摆测重力加速度的方法，并测定北京地区的重力加速度。 3．研究单摆的振动周期与单摆长度的关系。 【实验原理】 单摆定义：将一个金属小球栓在一根不可伸长而上端固定的细线上，当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置称为单摆。 如果测量得出周期T、单摆长度L，则可计算出当地的重力加速度g。 【实验器材】 单摆，米尺，秒表，游标卡尺，游标卡尺测量。 【实验步骤】 1．研究周期与单摆长度的关系，并测定g值。 （1）测量摆长L：用米尺测量悬点到小钢球上切点摆线长l（约为1m），用游标卡尺测量摆动小球直径d，为减小测量误差，各测量三次取平均值。利用公式计算摆长。 （2）测量周期T：为了提高测量的准确程度，一般都是测量出连续30周期的时间，然后算出平均周期。这样测得的周期，显然比单独测一个周期的准确程度要高几十倍或几百倍。T用1／10秒的机械停表进行测量。［机械停表和电子秒表的使用方法见附录］。 （3）在小球正常摆动的情况下，选一基准点，当小球过基准点时，开动停表，同时数“0”，紧接一周期后，小球又过基准点时，数为“1”，如此继续数下去，如数到30时，立刻止动停表，这时从停表上读下的值，即为30个周期的时间t1，同法再测出两次100个周期的时间t2和t3，用下式算出周期的平均值。 （3）取不同的单摆长度（每次改变0.1m），再改变摆长2次，分别测摆长和周期。将测量结果填入表格中。 【数据处理】 1、研究周期与单摆长度的关系，并测定g值。 d1 d2 d3 平均 小钢球直径（cm） 次数 平均 n t G的平均值 一 二 三 【注意事项】 测量周期时应注意： ①小球只在一个铅直平面内摆动，不让小球绕悬线转动； ②摆角θ小于5°； ③在测量时要注意选择摆动小球通过平衡位置时开始计时； ④数周期个数时，在开动停表的时刻数为“零”。 【思考题】 1．为什么测周期要在摆动小球通过平衡位置时开始计时？ 2．单摆摆线的质量，粗细及摆球视为一质点，对结果有影响吗?试定性说明。 附录 停表简介和使用方法 停表又叫秒表或跑表。实验室常用的停表，可分为机械指针式停表和电子数字式秒表两类，机械停表的工作原理都是利用摆轮的等时性来记录时间的，并以卷紧了的发条的弹性势能来维持摆轮的持续摆动；电子秒表是利用石英晶体振荡器的振荡频率（32768赫兹）很稳定的特点，作为时间基准计时的，能源由微型电池供给。 一、机械停表 图（2-2）是一个1／10秒的单按钮停表。按钮D有如下几个作用： 上紧发条，只要将D顺时针方向转动即可。 当指针停在零点时，按下D，指针就开始转动，再按一下D，指针停止转动。 ③复零，当指针未指在零点时。按一下D指针回到零点。表面上的两根指针大者为秒针小者为分针，大针每转一圈为30秒，秒针的读数表盘最小分格值为0.1秒。分针每转一圈为15分，分针表盘最小分格值为半分钟。读数时30秒以上数值由分针读取，30秒以下由秒针读取。 二、使用停表的注意事项 1．机械秒表发条不要上得太紧，上紧后就不要再用力扭，防止扭断发条。 2．按“按钮”要即时、要清脆有力，但也不能用力过猛。 3．机械秒表读数时，必须弄清楚分针刻度和秒针刻度的值，以及它们之间的关系，防止读数错误。 4．机械秒表用毕应开动指针，让其自由转动，以使扭紧了的发条全部回松。 1 O θ B A C