居家物理实验-用单摆测量重力加速度

纸板加工
实验项目名称:用单摆测量重力加速度                   
实验目的:
1.练习使用米尺(刻度尺),测量单摆的摆长。
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2.学会利用智能手机测量单摆的周期。
3.求出当地重力加速度的值。
测脑龄实验原理和实验内容:隐藏的信息
一根不可伸长的细线,下端悬挂一个小球。当细线质量比小球的质量小很多,而且小球的直径又比细 线的长度小很多时,此种装置称为单摆,
单摆的周期只与摆长和重力加速度有关。如果测量出单摆的周期和摆长,就可以计算出重力加速度
g = 4π^2*l/T^2
实验时,测量一个周期的相对误差较大,一般是测量连续摆动n个周期的时间t ,则T = t/n,
因此       g = 4π^2*n^2*l/t^2
式中l为单摆长度,单摆长度是指上端悬挂点到球心之间的距离;g为重力加速度。如果测量得出周期T、单摆长度l,利用上面式子可计算出当地的重力加速度g。从上面公式知 T^2和L具有线性关系,
跟刀架
即 T^2 = 4π^2*L/g
对不同的单摆长度L测量得出相对应的周期,可由T^2~L曲线的斜率求出g值。
实验以:
1.直接用手机作为单摆进行重力加速度的测量。
将细绳一端固定在竖直墙面上,另一端固定在手机上,让手机面与墙面平行,做成一个单摆
2.通过手机光传感器测量单摆周期,进而测量重力加速度
选取适当物体(可选择小石块或者家中有的金属小球等)作为摆球,将细绳一端固定在竖直墙面上, 另一端固定在摆球上,让摆线与墙面平行,做成一个单摆,同时,将手机放置在摆球正下方且其光传感器 正对摆球,
仪器设备的记录:
智能手机   phyphox软件   细绳 增压供水  小球或其他东西
实验内容及数据记录:(可使用EXCEl数据导入,注意有效数字,标明单位)
1.直接用手机作为单摆进行重力加速度的测量
a将细绳一端固定在竖直墙面上,另一端固定在手机上,让手机面与墙面平行,做成一个单摆
b用米尺(刻度尺)测量摆线长度,并在APP中的G栏目中填写入摆长
c设定延迟测量及测量时长后,将手机摆动一个小的角度(小于5° ),点击手机屏幕上三角标志开始测量,松开手机使其摆动,软件会根据陀螺仪测量的数据自动记录单摆的周期
和频率。观察手机测量数据,等待测量停止。
d改变摆长多次测量,并记录相关数据
2.通过手机光传感器测量单摆周期,进而测量重力加速度
a选取适当物体作为摆球,将细绳一端固定在竖直墙面上,另一端固定在摆球上,让摆线与墙面平行,做成一个单摆,同时,将手机放置在摆球正下方且其光传感器 正对摆球,
b打开软件中“原始传感器”下的“光”,用米尺(刻 度尺)测量摆线长度并进行记录
c将摆球摆动一个小的角度(小于5° ),点击三角标志开始测量,松开摆球使其摆动,软件会根据光传感器测量的数据自动记录单摆对光的影响情况。观察手机测量数据,等待测量停止。
d改变摆长多次测量,并记录相关数据
实验数据的处理:(给出不确定度的计算结果及实验结果的表达式,必须有计算过程,注意有效位数保留和单位,画图可使用电脑绘图。)
1实验中:
2实验中:
根据T^2 = 4π^2*L/g
g = 4π^2*0.35/1.223^2=9.238 m/s^2
g = 4π^2*0.40/1.274^2=9.790 m/s^2
实验结果的误差分析与问题讨论:(这是培养分析能力的重要环节,一定认真完成)
1.由于实验以手机为工具完成,手机的单摆问题以及手机的硬件问题可能会引起误差
2.由于为自制单摆,摆线的线长,线连接手机的中心平衡,以及摆球的摆动,空气阻力问题这些都会引起最后实验结果的误差
3.2实验中以手机中的光传感器为基础,单摆摆动过程中,光线的突然变化可能也为实验误差之一
实验思考题解答:
1、用手机直接做单摆时,摆长如何测量?
手机的尺寸能够确定,从其中心为摆线的连接点,固定点到辞典的距离即为摆长,在用直尺测量即可
2、用手机光传感器测量时,如果测量出的图像不正确,可能原因有哪些?
光线的变化,物体摆动不在一平面上,空气阻力,手机未水平放置
3、对比方法 1、2 的测量结果,哪种方法测量更加准确?为什么?

本文发布于:2024-09-22 08:21:03,感谢您对本站的认可!

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标签:测量   手机   单摆
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