产品描述
实验目的
1、学习用光电计时器测定单摆周期的方法。
2、掌握用单摆测定当地的重力加速度的原理,感受多次测量减小实验误差的方法。
实验原理
摆角θ≦5°时,单摆的振动周期公式T=2π(L/g)½,由此可得:g=4π²L/T²。
只要我们测量出单摆的L和T值,就可以计算出重力加速度 g 。本实验用尺测出摆长 L,用光电计时器测出周期 T。
实验器材
| 序号 | 实验箱名称 | 器材名称 | 数量 | 备注 |
| 1 | 高中物理通用组合仪器箱 | X型支座 | 1 | |
| 2 | 高中物理通用组合仪器箱 | 600mm支撑杆-公杆 | 1 | |
| 3 | 高中物理通用组合仪器箱 | 600mm支撑杆-母杆 | 1 | |
| 4 | 高中物理通用组合仪器箱 | 转接头 | 2 | |
| 5 | 高中物理通用组合仪器箱 | 卷尺 | 1 | |
| 6 | 运动与力 | 光电门 | 1 | |
| 7 | 光学 | 游标卡尺 | 1 | |
| 8 | 运动与力 | 单摆支杆 | 1 | |
| 9 | 运动与力 | 细鱼线 | 1 | |
| 10 | 运动与力 | 半圆角度仪 | 1 | |
| 11 | 运动与力 | 单摆球组 | 1 | |
| 12 | 运动与力 | 红黑导线 | 3 | |
| 13 | 高中物理通用组合仪器箱 | 剪刀 | 1 | |
| 14 | 运动与力 | 半牙螺丝M6*60 | 1 | |
| 15 | 运动与力 | 光电计时器 | 1 |
实验步骤
1、如下图所示,将长30cm 左右的细线的一端穿过双线摆球上的小孔,细线的双端分别穿过单摆支杆最里侧和最外侧的两个小孔后打结,拉起细线,然后挂在转接头上。转接头可以上下滑动,这样就做成了一个可以改变摆长的单摆。将光电门连接到支杆上并用转接头固定在支撑杆上。

2、用卷尺量出单摆支杆下边缘到摆球下边缘的垂直长度L1(精确到毫米),用游标卡尺测量钢球的直径 d,得到摆球的半径 r。则摆长 L=L1-d/2,将结果记录在实验数据表中。将摆球拉离竖直位置(偏角θ≦5°),无初速释放摆球。
3、把光电门用导线与数字计数器插口相连接,打开电源开关。按动数字计时器功能键,切换至“周期”测量功能。使单摆球自然下垂时摆球的中心正对光电门中心小孔。
4、将摆球拉离平衡位置,再自由释放,使之在同一平面内自由摆动,计时器测量摆动周期,当单摆摆动 50 个周期时,按功能键使计时器停止计时,显示累计时间,计算出一次摆动的时间即为单摆振动周期,由周期公式T=2π(L/g)½ 计算重力加速度:g=4π²L/T²。
5、重复上述实验 5 次,将实验数据记录在表中。
实验数据表
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实验次数 |
摆长L/m |
振动次数n |
时间t/s |
周期T/s |
重力加速度 g/(m/s²) |
g 的平均值 m/s² |
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1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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6、实验完毕,整理收纳实验仪器。
结果与讨论
1、实验测得的重力加速度平均值 g= 。
2、将测得的重力加速度值与当地的重力加速度值进行比较,分析产生误差的原因?
附录
重力加速度标准值 9.80665m/s²。
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