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1、精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 1 / 15大学物理实验课程设计实验报告 北方民族大学 大学物理实验（设计性实验） 实验报告 指导老师：王建明 姓名：张国生 学号：20050233 学院：信息与计算科学学院 班级：05 信计 2 班 重力加速度的测定 (中科软件园 .欢迎您投稿) 一、实验任务 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 15精确测定银川地区的重力加速度 二、实验要求 测量结果的相对不确定度不超过 5% 三、物理模型的建立及比较 初步确定有以下六种模型方案： 方法一、用打点计时器测量 所用仪器为：打点计
2、时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等. 利用自由落体原理使重物做自由落体运动.选择理想纸带，找出起始点 0，数出时间为 t 的 P 点，用米尺测出 OP 的距离为 h，其中 t=0.02 秒两点间隔数.由公式 h=gt2/2 得g=2h/t2，将所测代入即可求得 g. 方法二、用滴水法测重力加速度 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 15调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出 n个（n 取 50100）水滴所用时间 t，则每两水滴相隔时间为 t=t/n，用米尺测出水滴下落距离 h，由公式h=gt2/2 可得 g=2hn2
3、/t2. 方法三、取半径为 R 的玻璃杯，内装适当的液体，固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度 匀速旋转，这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面 重力加速度的计算公式推导如下： 取液面上任一液元 A，它距转轴为 x，质量为 m，受重力mg、弹力 N.由动力学知： Ncosmg=0（1） Nsinm2x（2） 两式相比得 tg=2x/g，又tg=dy/dx，dy=2xdx/g， 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 15y/x=2x/2g.g=2x2/2y. .将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标 x、y 测出，将转台转速 代入即可
4、求得 g. 方法四、光电控制计时法 调节水龙头阀门，使水滴按相等时间滴下，用秒表测出 n个（n 取 50100）水滴所用时间 t，则每两水滴相隔时间为 t=t/n，用米尺测出水滴下落距离 h，由公式h=gt2/2 可得 g=2hn2/t2. 方法五、用圆锥摆测量 所用仪器为：米尺、秒表、单摆. 使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动，用直尺测量出h（见图 1） ，用秒表测出摆锥 n 转所用的时间 t，则摆锥角速度 =2n/t 摆锥作匀速圆周运动的向心力 F=mgtg，而 tg=r/h 所以mgtg=m2r 由以上几式得： 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 5
5、 / 15g=42n2h/t2. 将所测的 n、t、h 代入即可求得 g 值. 方法六、单摆法测量重力加速度 在摆角很小时，摆动周期为： 则 通过对以上六种方法的比较，本想尝试利用光电控制计时法来测量，但因为实验室器材不全，故该方法无法进行；对其他几种方法反复比较，用单摆法测量重力加速度原理、方法都比较简单且最熟悉，仪器在实验室也很齐全，故利用该方法来测最为顺利，从而可以得到更为精确的值。 四、采用模型六利用单摆法测量重力加速度 摘要： 重力加速度是物理学中一个重要参量。地球上各个地区重精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 15力加速度的数值，随该地区
6、的地理纬度和相对海平面的高度而稍有差异。一般说，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北两极，重力加速度的值越大，最大值与最小值之差约为 1/300。研究重力加速度的分布情况，在地球物理学中具有重要意义。利用专门仪器，仔细测绘各地区重力加速度的分布情况，还可以对地下进行探测。 伽利略在比萨大教堂内观察一个圣灯的缓慢摆动，用他的脉搏跳动作为计时器计算圣灯摆动的时间，他发现连续摆动的圣灯，其每次摆动的时间间隔是相等的，与圣灯摆动的幅度无关，并进一步用实验证实了观察的结果，为单摆作为计时装置奠定了基础。这就是单摆的等时性原理。 应用单摆来测量重力加速度简单方便，因为单摆的振动周期是决定于振动系统本身的
7、性质，即决定于重力加速度 g和摆长 L，只需要量出摆长，并测定摆动的周期，就可以算出 g 值。 实验器材： 单摆装置（自由落体测定仪） ，钢卷尺，游标卡尺、电脑通用计数器、光电门、单摆线 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 15实验原理： 单摆是由一根不能伸长的轻质细线和悬在此线下端体积很小的重球所构成。在摆长远大于球的直径，摆锥质量远大于线的质量的条件下，将悬挂的小球自平衡位置拉至一边（很小距离，摆角小于 5） ，然后释放，摆锥即在平衡位置左右作周期性的往返摆动，如图 21 所示。 f=Psin f T=Pcos P=mg L 精品文档2016 全
8、新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 8 / 15图 21 单摆原理图 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 9 / 15摆锥所受的力 f 是重力和绳子张力的合力，f 指向平衡位置。当摆角很小时（ 次数L1（cm）摆 锥高度 d(cm)摆长L=L1d/2(cm)50 个周期t50(s)周期 T(s)重力加速度g(cm/s2)11012327869986100314610024259808159102精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 10 / 1521012527821002129310128278410030
9、58410125278210024025101272786100186461012427841001953平均10125精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 11 / 1527841002425（2）实验数据处理 计算不确定度 u(d),u(L1),u(T); ; ; ; 对 g=42 根据合成不确定度的表达式有： 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 12 / 15其中： = 因此得 9.8081591020.0289%=0.28367cm/s2 重力加速度的最后结果为 g=(9.8081591020.002)cm/s2(p
10、=68.3%) E(g)=0.0289% 实验注意事项： 1、摆长的测定中，摆长约为 1 米，钢卷尺与悬线尽量平行，尽量接近，眼睛与摆锥最低点平行，视线与尺垂直，以避免误差。 2、测定周期 T 时，要从摆锥摆至最低点时开始计时，并从精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 13 / 15最低点停止计时。这样可以把反应延迟时间前后抵消，并减少人为的判断位置产生的误差。 3、钢卷尺使用时要小心收放 4、为满足简谐振动的条件，摆角 50，且摆球应在 1 个平面内摆动。 附录： 其实也可利用改变摆长，用作图法测重力加速度 根据公式 T2=L 每改变摆长 1 次，测 1 次
11、时间 tn,每次改变长度不少于10cm,至少测 6 组数据。 根据所测数据，作 T2L 图线，图解求出重力加速度。 五、参考文献 普通物理实验南京大学出版社畦永兴许雪芬主编精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 14 / 152004.10 大学物理实验湖南大学出版社王国栋主编 2002.8 大学物理实验高等教育出版社成正维主编 2002.12 (.欢迎您投稿) 六、实验总结 本次实验历时三周，从选题、准备实验方案到确定实验方案再到进行实验、撰写实验报告每一步都不简单，在这些过程中需要细心、耐心尤其是恒心。在选题时，因为同班同学都已选好，根据课程设计的要求，我只有两个题目可供选择：重力加速度的测定与电源特性的研究。相比之下，后者比较陌生，所以只有选择了前者。大家似乎都以为重力加速度的测定实验比较老、甚至有点老掉牙，其实我觉得不然。实验是比较熟悉，但之前又有谁认认真真地做出来了？高中的实验设备及知识条件下，大部分的人不可能比较精确的测定出重力加速度的结果。在科学研究中，永远不存在老的问题。所以，选好题之后，我开始很认真地做。 精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 15 / 15因为只有认真，才能获得精确的值。在给题方面，我觉得老师应该给些更贴近生活的题目，少给些以前学过的实验，这样可能更能激发学生的积极性。
