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《傅科摆实验研究金润平（物理光信）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、设计性实验（报告）中文题目：傅科摆实验研究英文题目：Foucaultpendulum学号：2104163748姓名：金润平年级：2012级学院：理学院系另U：物理系专业：光通信与信息指导教师：何宇红完成日期：2013年5月实验地点：延边大学西部教学楼D259目录摘要2第一节实验目的2第二节实验原理2第三节实验仪器5第四节注意事项5第五节实验内容与步骤5第六节数据处理5第七节误差分析6第八节设计性实验总结6第九节参考文献6致谢7【摘要】傅科摆摆动可以看做一种往复的直线运动，在地球上的摆动会受到地球自转的影响。只要摆面
2、方向与地球自转角速度方向存在一定夹角摆面就会受到科里奥利力的影响，而产牛•一个与地球自转方向相反的扭矩，从而使得摆面入情入理转动。从而分析地球自转的科里奥利力。【关键词】傅科摆科里奥利力摆动夹角【实验目的】通过傅科摆的摆动分析地球自转的科里奥利力，观察并学会判断科里奥利力方向，体会科里奥利力的作用。【实验原理】地球相对太阳参考系统来说，是一个转动参考系统，以地球为参考系统研究物体运动应考虑惯性力。静止于地面的物理应付加以惯性力心力，对于在地球上运动的物体，除了附加以惯性力心力外，还应附加上科里奥利力，由于地球自转角
3、速度很小（3二0.73x10=4弧度/秒），所以惯性力心力和科里奥利力都是同数量级的微小量。地面上许多现象显示岀科里奥利力的影响。河流、铁路、信风都受到科里奥利力的作用，著名的傅科摆是演示科里奥利力存在的最生动实验。首先将运动分为纬度(速度记为Vx,正方向与地球自转方向相同)和经线(度记为Vy,正方向白南向北)并设地球半径为R,角速度记为3,物理质量为R1,纬度为&(北纬负值，南纬正值)，一切计算忽略公转。(1)纬度方向：若物体静止，则相对于太阳速度为Vo二3R*C0S&受向心力为Fno二Vo"2/R*cos9*m
4、又此时相对地球静止，因此所受合力即为向心力Fno,该力与大地平行方向的分力即为向心力在大地平行方向的分力，即Fno*sin9当物体沿纬线方向以速度Vx运动时，相对于太阳运动速度为V二Vo+Vx,受向心力为Fno=(Vx+Vo)2/R*cos9*m此时所受地球的引力、支持力等合力在与大地平行方向上不变，仍为Fno*sin9o但向心力以变为F'*sin9o若以地球为非惯性参考系，则该物体受到惯性力：Fn二F'*sin9-Fno*sin9联立得出Fn=(2VxVo+Vx^2)/R*cos9*m,又因为Vx«Vo,所以F=
5、Fn二2VxVo/R*cos0*msin0二2VxVo3msin0方向与Fn'方向相反，即北半球像右，南半球向左。(2)经线方向对纬度为B的物体，所在纬度线速度为Vo=oR^cos0以e为自变量对Vo求导得dVo=-wRsin0d0对于沿经线运动的物体，其经线方向角速度为Vo二d0/dt二Vy/R代入得出：dVo二-3Rsin9d9二-Vy3sin9dt整理得：a二dVo/dt二-Vy3sin0又物体沿经线的运动为V也是随地球自转转动的，加速度为dVo/dt二V3sin9证明同向心加速度，这是地球相对于物体的加速度
6、，则物体相对于地球的加速度a二2VosinO这就是科里奥利力产生的加速度，则科里奥利力为F-ma-2mVosinOo与地球白转方向相同(所有变量为正值)进而推知，北半球向右，南半球向左。定性分析：越靠近赤道，线速度越大，而物体在纬线方向的速度保持不变，并沿经线向赤道运动时，物体的线速度就会小于地球的线速度，表面上看就是受到了地球偏向力被拉慢了，同时沿经线运动速度本身也在随地球自转改变，加速度方向与前者相同。其他情况与此同理。(1)综上所诉，物体以速度V运动时「2二VxJ+VyJ,受到科里奥利力F二3sin0mV4V
7、x2+4Vy2=2mV3sin0,方向北半球向右，南半球向左，赤道上不受力【实验仪器】傅科摆秒表【注意事项】1、单摆初始角度不要超出盘底的限定范围；2、若线被拉断，可用备用摆线替换。【实验内容与步骤】1,将单摆拉开一定角度（不超过盘底限定范围），使其在一定范围内摆动；2,调节盘上定标尺，使其方向与单摆方向一致；3,经过一段时间（大约一个小时），观察摆动面与定标尺方向的夹角；4,记录摆动次数，摆动时间和偏转角度。【数据处理】试验编号摆动次数摆动时间实验偏转角度理论偏转角度142833’25’'5.8度5.61度255
8、939’40''6.5度6.63度359642’15,'7.3度7.14度44133V38''5.4度5.27度543232,26…5.4度5.44度653537,09’'6.3度6.29度747535'什，6度5.95度【误差分析】尽管本次设计试验得到的结果与理论相等，但仍存在误差，现做如下分析：1、读数有误差；2、摆动不在水平面内，可能做椭圆运动；3、空
