学物理实验课程设计实验报告
北方民族学
学物理实验（设计性实验）
实验报告
指导老师：王建明
姓 名：张国生
学 号：XX0233
学 院：信息计算科学学院
班 级：05信计2班
重力加速度测定
实验务
精确测定银川区重力加速度
二实验求
测量结果相确定度超5
三物理模型建立较
初步确定六种模型方案：
方法点计时器测量
仪器：点计时器直尺带钱夹铁架台纸带夹子重物学生电源等
利落体原理重物做落体运动选择理想纸带找出起始点0数出时间tp点米尺测出op距离h中t002秒×两点间隔数公式hgt22g2ht2测代入求g
方法二滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门水滴相等时间滴秒表测出n（n取50―100）水滴时间t两水滴相隔时间t′tn米尺测出水滴落距离h公式hgt′22g2hn2t2
方法三取半径r玻璃杯装适液体固定旋转台旋转台绕称轴角速度ω匀速旋转时液体相玻璃杯形状旋转抛物面
重力加速度计算公式推导：
取液面液元a距转轴x质量m受重力mg弹力n动力学知：
ncosαmg0 （1）
nsinα＝mω2x （2）
两式相tgαω2xg tgαdydx∴dyω2xdxg
∴yxω2x2g ∴ gω2x22y
某点称轴垂直称轴低点直角坐标系坐标xy测出转台转速ω代入求g
方法四光电控制计时法
调节水龙头阀门水滴相等时间滴秒表测出n（n取50―100）水滴时间t两水滴相隔时间t′tn米尺测出水滴落距离h公式hgt′22g2hn2t2
方法五圆锥摆测量
仪器：米尺秒表单摆
单摆摆锤水面作匀速圆周运动直尺测量出h（见图1）秒表测出摆锥n转时间t摆锥角速度ω2πnt
摆锥作匀速圆周运动心力fmgtgθtgθrhmgtgθmω2r式：
g4π2n2ht2
测nth代入求g值
方法六单摆法测量重力加速度
摆角时摆动周期：
通六种方法较想尝试利光电控制计时法测量实验室器材全
该方法法进行种方法反复较单摆法测量重力加速度原理方法较简单熟悉仪器实验室齐全利该方法测利更精确值
四采模型六利单摆法测量重力加速度
摘：
重力加速度物理学中重参量球区重力加速度数值该区理纬度相海面高度稍差异般说赤道附重力加速度值越南北两极重力加速度值越值值差约1300研究重力加速度分布情况球物理学中具重意义利专门仪器仔细测绘区重力加速度分布情况资源进行探测
伽利略萨教堂观察圣灯缓慢摆动脉搏跳动作计时器计算圣灯摆动时间发现连续摆动圣灯次摆动时间间隔相等圣灯摆动幅度关进步实验证实观察结果单摆作计时装置奠定基础单摆等时性原理
应单摆测量重力加速度简单方便单摆振动周期决定振动系统身性质决定重力加速度g摆长l需量出摆长测定摆动周期算出g值
实验器材：
单摆装置（落体测定仪）钢卷尺游标卡尺电脑通计数器光电门单摆线
实验原理：
单摆根伸长轻质细线悬线端体积重球构成摆长远球直径摆锥质量远线质量条件悬挂球衡位置拉边（距离摆角5°）然释放摆锥衡位置左右作周期性返摆动图21示
f p sinθ
f
θ
tp cosθ
p mg
l
图21 单摆原理图
摆锥受力f重力绳子张力合力f指衡位置摆角时（θ<5°）圆弧似成直线f似作着直线设摆长l球位移x质量m
sinθ
fpsinθmg m x （21）
fma知a x
式中负号表示f位移x方相反
单摆摆角时运动似简谐振动较谐振动公式：a ω2x
ω
单摆运动周期：
t2πω2π （22）
t2 l （23）
g4π2 （24）
利单摆实验测重力加速度时般采某固定摆长l次精密测量出单摆周期t代入（24）式求重力加速度g
式（23）知t2l间具线性关系 斜率种摆长测出应周期利t2―l图线斜率求出重力加速度g
试验条件误差分析：
述单摆测量g方法公式(22)式公式成立条件否测量产生系统误差
1 单摆摆动周期摆角关系通测量θ<5°时两次摆角θ1θ2周期值进行较实验测量精度范围验证出单摆tθ关
实际单摆周期t摆角θ增加增加根振动理周期仅摆长l关摆动角振幅关公式：
tt0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0θ接0o时周期t02π
2．悬线质量m0应远摆锥质量m摆锥半径r应远摆长l实际单摆理想理证明时考虑述素影响摆动周期：
3．果考虑空气浮力周期应：
式中t0单摆真空中摆动周期ρ空气空气密度ρ摆锥 摆锥密度式知单摆周期非摆锥材料关摆锥密度时影响较
4．忽略空气粘滞阻力素引起摩擦力实际单摆摆动时存摩擦阻力单摆作简谐振动作阻尼振动周期增
述四种素带误差系统误差均理公式求条件实验中未满足属理方法误差外仪器千
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北方民族学
学物理实验（设计性实验）
实验报告
指导老师：王建明
姓 名：张国生
学 号：XX0233
学 院：信息计算科学学院
班 级：05信计2班
重力加速度测定
实验务
精确测定银川区重力加速度
二实验求
测量结果相确定度超5
三物理模型建立较
初步确定六种模型方案：
方法点计时器测量
仪器：点计时器直尺带钱夹铁架台纸带夹子重物学生电源等
利落体原理重物做落体运动选择理想纸带找出起始点0数出时间tp点米尺测出op距离h中t002秒×两点间隔数公式hgt22g2ht2测代入求g
方法二滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门水滴相等时间滴秒表测出n（n取50―100）水滴时间t两水滴相隔时间t′tn米尺测出水滴落距离h公式hgt′22g2hn2t2
方法三取半径r玻璃杯装适液体固定旋转台旋转台绕称轴角速度ω匀速旋转时液体相玻璃杯形状旋转抛物面
重力加速度计算公式推导：
取液面液元a距转轴x质量m受重力mg弹力n动力学知：
ncosαmg0 （1）
nsinα＝mω2x （2）
两式相tgαω2xg tgαdydx∴dyω2xdxg
∴yxω2x2g ∴ gω2x22y
某点称轴垂直称轴低点直角坐标系坐标xy测出转台转速ω代入求g
方法四光电控制计时法
调节水龙头阀门水滴相等时间滴秒表测出n（n取50―100）水滴时间t两水滴相隔时间t′tn米尺测出水滴落距离h公式hgt′22g2hn2t2
方法五圆锥摆测量
仪器：米尺秒表单摆
单摆摆锤水面作匀速圆周运动直尺测量出h（见图1）秒表测出摆锥n转时间t摆锥角速度ω2πnt
摆锥作匀速圆周运动心力fmgtgθtgθrhmgtgθmω2r式：
g4π2n2ht2
测nth代入求g值
方法六单摆法测量重力加速度
摆角时摆动周期：
通六种方法较想尝试利光电控制计时法测量实验室器材全
该方法法进行种方法反复较单摆法测量重力加速度原理方法较简单熟悉仪器实验室齐全利该方法测利更精确值
四采模型六利单摆法测量重力加速度
摘：
重力加速度物理学中重参量球区重力加速度数值该区理纬度相海面高度稍差异般说赤道附重力加速度值越南北两极重力加速度值越值值差约1300研究重力加速度分布情况球物理学中具重意义利专门仪器仔细测绘区重力加速度分布情况资源进行探测
伽利略萨教堂观察圣灯缓慢摆动脉搏跳动作计时器计算圣灯摆动时间发现连续摆动圣灯次摆动时间间隔相等圣灯摆动幅度关进步实验证实观察结果单摆作计时装置奠定基础单摆等时性原理
应单摆测量重力加速度简单方便单摆振动周期决定振动系统身性质决定重力加速度g摆长l需量出摆长测定摆动周期算出g值
实验器材：
单摆装置（落体测定仪）钢卷尺游标卡尺电脑通计数器光电门单摆线
实验原理：
单摆根伸长轻质细线悬线端体积重球构成摆长远球直径摆锥质量远线质量条件悬挂球衡位置拉边（距离摆角5°）然释放摆锥衡位置左右作周期性返摆动图21示
f p sinθ
f
θ
tp cosθ
p mg
l
图21 单摆原理图
摆锥受力f重力绳子张力合力f指衡位置摆角时（θ<5°）圆弧似成直线f似作着直线设摆长l球位移x质量m
sinθ
fpsinθmg m x （21）
fma知a x
式中负号表示f位移x方相反
单摆摆角时运动似简谐振动较谐振动公式：a ω2x
ω
单摆运动周期：
t2πω2π （22）
t2 l （23）
g4π2 （24）
利单摆实验测重力加速度时般采某固定摆长l次精密测量出单摆周期t代入（24）式求重力加速度g
式（23）知t2l间具线性关系 斜率种摆长测出应周期利t2―l图线斜率求出重力加速度g
试验条件误差分析：
述单摆测量g方法公式(22)式公式成立条件否测量产生系统误差
1 单摆摆动周期摆角关系通测量θ<5°时两次摆角θ1θ2周期值进行较实验测量精度范围验证出单摆tθ关
实际单摆周期t摆角θ增加增加根振动理周期仅摆长l关摆动角振幅关公式：
tt0[1+( )2sin2 +( )2sin2 +……]
式中t0θ接0o时周期t02π
2．悬线质量m0应远摆锥质量m摆锥半径r应远摆长l实际单摆理想理证明时考虑述素影响摆动周期：
3．果考虑空气浮力周期应：
式中t0单摆真空中摆动周期ρ空气空气密度ρ摆锥 摆锥密度式知单摆周期非摆锥材料关摆锥密度时影响较
4．忽略空气粘滞阻力素引起摩擦力实际单摆摆动时存摩擦阻力单摆作简谐振动作阻尼振动周期增
述四种素带误差系统误差均理公式求条件实验中未满足属理方法误差外仪器千
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