单摆实验报告(大学物理实验——单摆法测量重力加速度)

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实验项目：单摆法测量重力加速度

[实验目的]

1.掌握用单摆法测重力加速度的方法。

2.研究单摆的系统误差对测量结果的影响。

3.掌握不确定度传递公式在数据处理中的应用。

[实验仪器]

单摆实验仪、电子秒表、米尺、游标卡尺、螺旋测微器

[实验原理]

1、 如果在一固定点上悬挂一根不能伸长、无质量的细线，并在线的末端悬挂一个质量为m的质点，这就构成了一个单摆。在单摆的幅度角θ很小(<5°)时，单摆的振动周期T和摆长L有如下关系:

T=2πsqrt{frac{l}{g}}

2、不确定度均分原理

在间接测量中，每个独立测量的量的不确定度都会对最终结果的不确定度有贡献。如果已知各测量之间的函数关系，可写出不确定度传递公式，并按均分原理，将测量结果的总不确定度均匀分配到各个分量中。

[实验内容与步骤]

1、 游标卡尺的使用

使用游标卡尺，测量 5 次单摆摆球的直径，记录数据。

2、 螺旋测微计的使用

使用螺旋测微计，测量 5 次单摆摆球的直径，记录数据。

3、 电子秒表的使用

使用电子秒表测量单摆摆动 5 个周期的时间，记录数据。

4、不确定度均分原理，设计单摆实验测量重力加速度 g

（1）根据误差均分原理,设计实验,选择测量仪器和方法.

（2）测量重力加速度g

5、利用单摆测量重力加速度 g 利用实验室提供的单摆仪，调整并确定合适的摆线长度，测量重力加速度

（1）调整合适的摆线长

（2）用螺旋测微器测量摆球直径

（3）根据不确定度均分原理测量，测量摆动周期数N=50

（4）测量摆动所需要的时间nT

（5）计算重力加速度g

[实验数据]

表1.用游标卡尺测摆球直径数据记录表

次数 1 2 3 4 5

数据（mm） 20．80 20,82 20.80 20.82 20.80

平均值=20.808mm

表2.用螺旋测微计测量摆球直径记录表

次数 1 2 3 4 5

数据（mm） 19,256 19.256 19.256 19.256 19.256

平均值=19.256mm

表3.用秒表测量摆球摆动周期数据记录表

次数 1 2 3 4 5

数据（s） 9.96 10.04 10.02 9.98 9.94

周期为5 平均值=9.988s

表4.用秒表测量摆球摆动50周期数据记录表

次数 1 2 3 4 5

数据（s） 84.04 84.14 83.85 84.46 84.24

周期为50 平均值=84.146s

表5.用单摆测量重力加速度g数据记录表

线长（mm） 691.15

摆球直径（mm） 17.70

摆动周期数N 50

nT（s） 84.04

重力加速度g（m/s^2） 9.78

通过这次实验学习了简单设计实验的基本方法，应用误差均分原理选择合适的仪器和方法，熟悉的掌握了方法和技巧。同时明白了物理是一门严谨的学科，尤其对于物理实验，稍有不慎将产生巨大错误，我们应该以严谨的态度对待物理实验。