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1、单摆测量重力加速度仿真实验报告实验名称:利用单摆测量重力加速度 实验目的: 1. 学习进行简单设计性实验的基本方法; 2. 根据已知条件和测量精度的要求,学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法; 3. 学习累积放大法的原理和应用,分析基本误差的来源及进行修正的方法。 实验原理: 单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为 由此通过测量周期摆长求重力加速度 实验仪器: 单摆仪,摆幅测量标尺,钢球,游标卡尺 实验设计: 因为米尺精度米0.05cm;卡尺精度卡0.002cm;千分尺精度千0.001cm; 秒表精度秒0.01s,实验人员开,停秒表总的反应时间近似为人0.2s,所以 L=0.0
2、5+0.002+0.001=0.053cm,T=秒+人0.01s+0.2s=0.21s 因为:g/g=2T/T+L/L,要求g/g1%, 由误差均分原理, 2T/t0.5%且L/L0.5%, 有 其中 t=nT, L=l+D/2,l 表示摆线长,D 表示摆球直径,T=秒+人0.01s+0.2s=0.21s。那么LT/0.5%84s,即 nT84s,将 T1.700s 代入,知一次测量若需达到要求 的精度,需测量 n=50(nT85s84s)个周期的时间。 测量内容与数据处理: 摆线长+小球直径L=91.90cm 利用游标卡尺测小球直径 记录次 小球直径/cm 1 1.672 2 1.732 3
3、 1.692 4 1.692 5 1.732 6 1.682 D=6=1.700cm R=D/2=0.850cm l=L-R=91.05cm t=95.91s,周期数n=50,周期T=1.92s 所以 g=9.751 2T/t=0.0022,L/l=0.0005,所以g/g=0.27%,g=0.026 所以:g= 实验结论与误差分析: 结论:g=,g/g=0.27%1%,所以达到设计要求。 误差分析: 1. 若5因为 T 与 相关,当越大时 T也越大,所以 偏大,测量值比值偏小。 2. 空气阻力的影响相当于重力加速度减小使摆动周期变大且m 越小,相对误差 E 越大。 3. 若摆线太粗或摆球太轻, ,则系统重心上移,实验值减小,故 g 测g0。