最新大学物理实验课程设计实验报告

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最新大学物理实验课程设计实验报告

　　　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：XX0233

　　　　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

　　　一、实验任务

　　　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

　　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50—100）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=gt

′2/2 可得 g=2hn2/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 ω　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：

　　 ncosα-mg=0 （1　）

　　 nsinα＝mω2x （2　）

　　两式相比得 tgα=ω2x/g 　，又 tgα=dy/dx ∴，dy=ω2xdx/g 　，

　　∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.

　　 .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ω代入即可求得 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50—100）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=gt

′2/2 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），用秒表出测

摆锥 n转所用的时间 t，则摆锥角速度 ω=2πn/t

　　摆锥作匀速圆周运动的向心力 f=mgtgθ，而 tgθ=r/h 所以 mgtgθ=mω2r 由以上几式

　得：

　　 g=4π2n2h/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。地球上各个地区重力加速度的数值，随该地区

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，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，还可以对地下资源进行探测。

　　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

灯的，他的圣灯，其每次的隔是相等的，与圣灯的摆动时间发现连续摆动摆动时间间摆动

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

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

　　　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，角小于摆5°），然后放，即在平衡位置左右作周期性的往返，释摆锥摆动

如图 2-1 　所示。

　　 f =p sinθ

　　 t=p cosθ

　　 p = mg

　　图2-1 　单摆原理图

　　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

（θ<5°），弧可近似地看成直，圆线f也可近似地看作沿着这一直线。设摆长为l，小

球位移为x，质量为 m　，则

　　 sinθ=

　　 f=psinθ=-mg =-m x （2-1 　）

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最新大学物理实验课程设计实验报告　　　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：XX0233　　　　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　　　一、实验任务　　　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...

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