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单摆实验是什么 关于单摆实验的详细介绍

用重量可忽视的细线吊起一质量为m重锤,使其左右摆动,当摆角为 0度时,重锤所受合外力大小等于小球本身的重力。基本信息 中文名:单摆实验 应用学科:物理适用领域范围:物理实验

实验目的

单摆实验

1. 用单摆测量当地的重力加速度。

2. 研究单摆振动的周期。

3.练习使用米尺和停表。

仪器用具

单摆,米尺,停表(或数字毫秒计,),游标卡尺。

实验原理

(图1),其中 为当地的重力加速度,这时锤的线加速度。设单摆长为 ,则摆的角加速度等于 ,即

(1)当摆角甚小时(一般讲 5°),可认为 ,这时

(2)即振动的角加速度和角位移成比例,式中的负号表示角加速度和角位移的方向总是相反。此时单摆的振动是简谐振动。从理论分析得知,其振动周期和上述比例系数的关系是 ,所以

(3)式中 为单摆摆长,是摆锤重到悬点的距离, 为当地的重力加速度。变换式(3)可得

(4)将测出的摆长 和对应和周期 代入上式可求出当地的重力加速度之值。又可将此式改写成

(5)这表示 和 之间,具有线性关系, 为其斜率,如就各种摆长测出各对应周期,则可从 图线的斜率求出 值。摆的振动周期 和摆角之间的关系,经理论推导可得其中 为0°时的周期。如略去 及其后各项,则

(6)如测出不同摆角的周期 ,作 图线就可检验此式。

实验内容

1. 取摆长约为1m的单摆,用米尺测量摆线长 ,用游标卡尺测量摆锤的高度 ,各两次。用米尺测长度时,应注意使米尺和被测摆线平行,并尽量靠近,读数时视线要和尺的方向垂直以防止由于视差产生的误差。

用停表测量单摆连续摆动50个周期的时间 ,测6次。注意摆角要小于10°。

用停表测周期时,应在摆锤通过平衡位置时按停表并数“0”,在完成一个周期时

“1”,以后继续在每完成一个周期时数2、3、…,最后,在数第50的同时停住停

表。

2. 将摆长每次缩短约10cm,测其摆长及其周期.

3. 用步骤1的数据求 及其误差。

4. 用步骤1和2的数据作 图线,并求直线的斜率和 值。

5. 用步骤3的数据作 图线,从图线的截距和斜率,检验式(6)中 的

系数是否等于。

注意事项

1. 使用停表前先上紧发条,但不要过紧,以免损坏发条。

2. 按表时不要用力过猛,以防损坏机件。

3. 回表后,如秒表不指零,应记下其数值(零点读数),实验后从测量值中将其减去

(注意符号)。

4. 要特别注意防止摔碰停表,不使用时一定将表放在实验台中央的盒中。

5.摆线尽量选择细些,伸缩性小的。并且要尽可能长些。摆球要选择质量大,体积小的

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