物理实验创新研究

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1、YUNNANNORMALUNIVERSITY本科学生设计性实验报告学号104090324姓名学院—物电学院专业、班级10应电B实验课程名称教师及职称开课学期2012至12学年下学期填报吋间2013年6月25R云南师范大学教务处编印一、实验设计方案实验序号1实验名称硬币实验实验时间2013/5/25实验室汇学楼2-302小组成员师大男人帮1.实验目的1.1.以“非常规”物理实验方案为手段、以“创造技法”为主要方法，培养学生发散性思维的能力。12用单摆测量当地的重力加速度。13研究单摆振动的周期。2.实验原理、实验流程或装置示意图2.1实验原理单摆是用重量可忽视的细线吊

2、起一质量为m的小重锤，使其左右摆动，当摆幷为0时，重锤所受合外力人小f=-mgsin9（图1）,其中g为当地的重力加速度，这时锤的线加速度为-gsin0o设单摆长为L,则摆的角加速度a=-gsin0/Lo当摆角甚小时（小于5°）,可认为，这时gsin0=0,即振动的角加速度和角位移成比例，式屮的负号表示角加速度和角位移的方向总是相反。此时单摆的振动是简谐振动。从理论分析得知，其振动周期T和上述比例系数的关系是T=—,WT=2©匡式中L为单摆摆长，是摆锤重心到悬点的距离,g为ag当地的重力加速度。将测出的摆长L和对应和周期T代入上式可求出当地的I2o这表示和L之间,

3、重力加速度Z值。又可将此式改写成厂2二卫上g则可从图线的斜率求出g值。2.2装置示意图3.实验设备及材料米尺，停表（或数字毫秒计，），硬币，，游标卡尺，一根长棉线2.实验方法步骤及注意事项4.1取摆长约为lm的单摆，用米尺测量摆线长，用游标卡尺测量银币的直径，各5次。用米尺测长度时，应注意使米尺和被测摆线平行，并尽量靠近，读数时视线要和尺的方向垂直以防止由于视差产生的误差。4.2用停表测量单摆连续摆动50个周期的时间，测5次。注意摆角要小于5°。用停表测周期时，应在摆锤通过平衡位置时按停表并数“0”，在完成一个周期时为“1”，以后继续在每完成一个周期时数2、3、…，

4、最后，在数第50的同时停住停表。4.3将摆长每次缩短约10cm,测其摆长及其周期，填入表屮.注意事项1.使用停表前先上紧发条，但不要过紧，以免损坏发条。2.按表时不要用力过猛，以防损坏机件。3.I训表后，如秒表不指零，应记下其数值（零点读数），实验后从测量值中将其减去。4.要特别注意防止摔碰停表，不使用时一定将表放在实验台中央的盒中。5.实验数据处理方法平均法，图形法，最小二乘求误差6.参考文献《物理实验创新研究》刘叙松著《大学基础物理学》清华人学出版教师对实验设计方案的意见签名：年月日二、实验报告I.实验现象与结果（摆长约为100cm）组数直径dl摆长11/cm5

5、0个周期的时间tl/s12345平均值（摆长约为90cm）组数直径d2摆长12/cm50个周期的时间t2/s12345平均值（摆长约为80cm）组数直径d3摆长13/cm50个周期的时间t3/s12345平均值（摆长约为70cm）组数直径d4摆长14/cm50个周期的时间t4/s12345平均值(摆长约为60cm)组数直径d5摆长15/cm50个周期的时间t5/s12345平均值2.对实验现象、实验结果的分析及其结论曲无组数据中求出的直径，摆长的平均值带入公式片2S=47T分别求出重力加速度g,再求g的平均值宀(£+&2+©+&4+&)/5求出相对误差，并绘制72-

6、L曲线，计算斜率，由此求出g,再求平均值，比较两种方法求出的g值大小。三.实验总结1.本次实验成败及其原因分析单摆实验测重力加速度原理的前提条件是摆角很小，空气阻力不计，因此摆锤应选密度大的材料，而测量时摆角要尽量小，摆长尽量长。在测量长度时，本实验用到两种测量仪器■米尺和游标卡尺。游标卡尺的精密度比米尺大。而该实验中，周期重力加速度测量不确定度的影响远人于摆长，因此用停表采用多周期的测量，以减小测量误差。2.本实验的关键环节及改进措施木次实验采用硬币模拟单摆，实验屮用了一个银币，駛币的质量太轻，空气阻力的影响较大。故此次实验把2〜3个硬币粘在一起进行实验，质量相对

7、增大,空气阻力的影响降低了。指导教师评语及评分：签名：年月口