居家物理实验用单摆测量重力加速度.doc

1、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。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。实验原理和实验内容：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 = 42*l/T2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 = 42*n2*l/t2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

2、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 T2和L具有线性关系， 即 T2 = 42*L/g 。 对不同的单摆长度L测量得出相对应的周期，可由T2L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

3、设备的记录：智能手机 phyphox软件 细绳 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

4、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：

5、根据T2 = 42*L/gg = 42*0.35/1.2232=9.238 m/s2g = 42*0.40/1.2742=9.790 m/s2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？