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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划重力加速度的测定实验报告一、复摆法测重力加速度一实验目的1.了解复摆的物理特性，用复摆测定重力加速度，2.学会用作图法研究问题及处理数据。二实验原理复摆实验通常用于研究周期与摆轴位置的关系，并测定重力加速度。复摆是一刚体绕固定水平轴在重力作用下作微小摆动的动力运动体系。如图1,刚体绕?为固定轴O在竖直平面内作左右摆动，G是该物体的质心，与轴O的距离为h，其摆动角度。若规定右转角为正，此时刚体所受力矩与角位移方向相反，则有M?mghsin?，(1)又据转动定律，该复摆又有?，(I为该物
2、体转动惯量)由和可得M?I?2sin?，?其中?2?mgh。若?很小时近似有I?2?，?此方程说明该复摆在小角度下作简谐振动，该复摆振动周期为T?2?I，mgh设IG为转轴过质心且与O轴平行时的转动惯量，那么根据平行轴定律可知I?IG?mh2，代入上式得IG?mh2T?2?，mgh设式中的IG?mk2，代入式，得mk2?mh2k2?h2，T?2?2?mghghk为复摆对G轴的回转半径,h为质心到转轴的距离。对式平方则有4?224?22Th?k?h，gg2设y?T2h,x?h2，则式改写成4?224?2y?k?x，gg式为直线方程，实验中(实验前摆锤A和B已经取下)测出n组(x,y)值，用4?2
3、24?2作图法求直线的截距A和斜率B，由于A?，所以k,B?gg4?2g?,k?BAg?4?2A,B由式可求得重力加速度g和回转半径k。三实验所用仪器复摆装置、秒表。四实验内容1.将复摆悬挂于支架刀口上,调节复摆底座的两个旋钮，使复摆与立柱对正且平行,以使圆孔上沿能与支架上的刀口密合。2.轻轻启动复摆,测摆30个周期的时间.共测六个悬挂点,依次是:6cm8cm10cm12cm14cm16cm处。每个点连测两次，再测时不需重启复摆。3.启动复摆测量时,摆角不能过大,摆幅约为立柱的宽度。复摆每次改变高度悬挂时,圆孔必须套在刀口的相同位置上。五实验数据处理1.由y?T2h,x?h2,分别计算出各个x
4、和y值,填入数据表格。2.以x为横坐标，y为纵坐标，用坐标纸绘制xy直线图。3.用作图法求出直线的截距A和斜率B。4?24.由公式:g?,k?BAg?4?2A,计算出重力加速度g和回转半径k。B实验数据表格规范及参考数据画xy直线图:要用规范的坐标纸描绘。5.也可用最小二乘法求直线的截距A和斜率B，再计算出g和k。_用最小二乘法处理数据:斜率B?xyx?x_2_2截距A?y?_6.荆州地区重力加速度:g?差。六实验操作注意事项s2。将测量结果与此值比较,计算相对误1.复摆启动后只能摆动,不能扭动。如发现扭动,必须重新启动。2.测量中,复摆摆角不宜超过5度,要尽量使每次摆动的幅度相近。3.实验结
5、束时,将复摆从支架上取下,放到桌面上。二、单摆法测重力加速度一实验目的1.用单摆法测重力加速度,认识简谐运动的规律。2.正确使用停表。二实验原理一根不能伸缩的细线，上端固定，下端悬挂一个重球。当细线质量比重球质量小很多，球的直径比细线长度短很多时，可以把重球看作是一个不计细线质量的质点。将摆球自平衡位置拉至一边然后释放，摆球即在平衡位置左右作周期性摆动，这种装置称为单摆。如图1所示。摆球所受的力f是重力P和绳子张力的合力，指向平衡位置。当摆角很小时，圆弧可以近似看成直线，合力f也可以近似地看做沿着这一直线。设小球的质量为m，其质心到摆的支点的距离为L，小球位移为x，则xLxgf?Psin?mg
6、?mxLLsin?由f?ma可知a?gxL由公式可知，单摆在摆角很小时，质点的运动可以近似地看作简谐振动。简谐振动的动力学方程为dx2?x?02dt2即a?2x比较式和式可得单摆简谐振动的圆频率为?gL于是单摆的运动周期为T?2?2?LL两边平方T2?4?2ggL2T若测得L、T，代入式，即可求得当地的重力加速度g。三实验所用仪器即g?4?2单摆、秒表、游标卡尺、卷尺四实验内容1.测量小球摆动周期T。拉开小球释放，使小球在竖直平面内作小角度的大小，对实验结果有无影响？能否进行理论修正。答：有影响，且摆角越大影响越大。可以进行理论修正。单摆周期公式为，令l为复摆的等效摆长，则复摆周期公式为：,若
7、正、倒悬挂时，摆的角振幅相等，则由T?和T?的公式消去IG，可得：42(1+2/16)/g=(T?2+T?2)/2l+(T?2-T?2)/2(2h?-l)=a+b4、到本实验为止，你用了哪些方法测重力加速度？试比较其优缺点。从原理上讲，哪个方法最准确？为什么？答：单摆法测重力加速度、凯特摆法测重力加速度。单摆法的优点是实验装置简单、原理直接、直接测量量较少且容易测量，缺点是受悬线质量、悬线弹性、空气浮力影响较大，精度不高，有较大误差。凯特摆法的优点是用光电探头测周期误差较小，摆杆各部分处于对称状态可抵消空气浮力的影响和减小阻力的影响，缺点是实验中调节复摆的过程较为麻烦。从原理上讲，凯特摆法最准
8、确，因为实验中用的凯特摆是刚体，不易形变，而单摆法中受装置影响太大，实验所测的量并不能很好的满足公式。实验报告:用单摆测重力加速度一、目的：学会用单摆测定重力加速度。二、原理：在偏角小于5情况下，单摆近似做简谐运动，其周期T?2?姓名L，由此可得g4?2L重力加速度g?，测出摆长L、周期T，代入上式，可算出g值。T2三、器材：1m多长的细线，带孔的小铁球，带铁夹的铁架台，米尺，游标卡尺，秒表。四、步骤：1、用游标卡尺测小铁球直径d，测3次，记入表格。2、把铁夹固定在铁架上端；将细线一端穿过小铁球的孔后打结，另一端固定在铁夹上，并使摆线长比1m略小；将做成的单摆伸出桌面外，用米尺测出悬吊时的摆线长L，也测3次，记入表格。3、将摆球拉离平衡位置一段小距离后放开，让单摆在一个竖直面内来回摆动，用秒表测出单摆30次全振动时间t，也测3次，记入表格。4、求出所测几次d、L和t的平均值，用平均值算出摆长L?dt?L?，周期T?，230并由此算出g值及其相对误差。5、确认所测g值在实验允许的误差范围之内后，结束实验，整理器材。2目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
