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光电式单摆实验

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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LT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

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

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

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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