2020年大學物理實驗課程設計實驗報告范文.doc

大學物理實驗課程設計實驗報告范文 重力加速度的測定 一、實驗任務 精確測定銀川地區(qū)的重力加速度 二、實驗要求 測量結果的相對不確定度不超過5% 三、物理模型的建立及比較 初步確定有以下六種模型方案： 方法一、用打點計時器測量 所用儀器為：打點計時器、直尺、帶錢夾的鐵架臺、紙帶、夾子、重物、學生電源等. 利用自由落體原理使重物做自由落體運動.選擇理想紙帶，找出起始點0，數(shù)出時間為t的p點，用米尺測出op的距離為h，其中t=0.02秒兩點間隔數(shù).由公式h=gt2/2得g=2h/t2，將所測代入即可求得g. 方法二、用滴水法測重力加速度 調節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt2/2可得g=2hn2/t2. 方法三、取半徑為r的玻璃杯，內裝適當?shù)囊后w，固定在旋轉臺上.旋轉臺繞其對稱軸以角速度勻速旋轉，這時液體相對于玻璃杯的形狀為旋轉拋物面 重力加速度的計算公式推導如下： 取液面上任一液元a，它距轉軸為x，質量為m，受重力mg、彈力n.由動力學知： ncos-mg=0（1） nsinm2x（2） 兩式相比得tg=2x/g，又tg=dy/dx，dy=2xdx/g， y/x=2x/2g.g=2x2/2y. .將某點對于對稱軸和垂直于對稱軸最低點的直角坐標系的坐標x、y測出，將轉臺轉速代入即可求得g. 方法四、光電控制計時法 調節(jié)水龍頭閥門，使水滴按相等時間滴下，用秒表測出n個（n取50100）水滴所用時間t，則每兩水滴相隔時間為t=t/n，用米尺測出水滴下落距離h，由公式h=gt2/2可得g=2hn2/t2. 方法五、用圓錐擺測量 所用儀器為：米尺、秒表、單擺. 使單擺的擺錘在水平面內作勻速圓周運動，用直尺測量出h（見圖1），用秒表測出擺錐n轉所用的時間t，則擺錐角速度=2n/t 擺錐作勻速圓周運動的向心力f=mgtg，而tg=r/h所以mgtg=m2r由以上幾式得： g=42n2h/t2. 將所測的n、t、h代入即可求得g值. 方法六、單擺法測量重力加速度 在擺角很小時，擺動周期為： 則 通過對以上六種方法的比較，本想嘗試利用光電控制計時法來測量，但因為實驗室器材不全，故該方法無法進行；對其他幾種方法反復比較，用單擺法測量重力加速度原理、方法都比較簡單且最熟悉，儀器在實驗室也很齊全，故利用該方法來測最為順利，從而可以得到更為精確的值。 四、采用模型六利用單擺法測量重力加速度 摘要： 重力加速度是物理學中一個重要參量。地球上各個地區(qū)重力加速度的數(shù)值，隨該地區(qū)的地理緯度和相對海平面的高度而稍有差異。一般說，在赤道附近重力加速度值最小，越靠近南北兩極，重力加速度的值越大，最大值與最小值之差約為1/300。研究重力加速度的分布情況，在地球物理學中具有重要意義。利用專門儀器，仔細測繪各地區(qū)重力加速度的分布情況，還可以對地下資源進行探測。 伽利略在比薩大教堂內觀察一個圣燈的緩慢擺動，用他的脈搏跳動作為計時器計算圣燈擺動的時間，他發(fā)現(xiàn)連續(xù)擺動的圣燈，其每次擺動的時間間隔是相等的，與圣燈擺動的幅度無關，并進一步用實驗證實了觀察的結果，為單擺作為計時裝置奠定了基礎。這就是單擺的等時性原理。 應用單擺來測量重力加速度簡單方便，因為單擺的振動周期是決定于振動系統(tǒng)本身的性質，即決定于重力加速度g和擺長l，只需要量出擺長，并測定擺動的周期，就可以算出g值。 實驗器材： 單擺裝置（自由落體測定儀），鋼卷尺，游標卡尺、電腦通用計數(shù)器、光電門、單擺線 實驗原理： 單擺是由一根不能伸長的輕質細線和懸在此線下端體積很小的重球所構成。在擺長遠大于球的直徑，擺錐質量遠大于線的質量的條件下，將懸掛的小球自平衡位置拉至一邊（很小距離，擺角小于5），然后釋放，擺錐即在平衡位置左右作周期性的往返擺動，如圖2-1所示。 f=psin f t=pcos p=mg l 圖2-1單擺原理圖 擺錐所受的力f是重力和繩子張力的合力，f指向平衡位置。當擺角很小時（5），圓弧可近似地看成直線，f也可近似地看作沿著這一直線。設擺長為l，小球位移為x，質量為m，則 sin= f=psin=-mg=-mx（2-1） 由f=ma，可知a=-x 式中負號表示f與位移x方向相反。 單擺在擺角很小時的運動，可近似為簡諧振動，比較諧振動公式：a=-2x 可得= 于是得單擺運動周期為： t=2/=2（2-2） t2=l（2-3） 或g=42（2-4） 利用單擺實驗測重力加速度時，一般采用某一個固定擺長l，在多次精密地測量出單擺的周期t后，代入（2-4）式，即可求得當?shù)氐闹亓铀俣萭。 由式（2-3）可知，t2和l之間具有線性關系，為其斜率，如對于各種不同的擺長測出各自對應的周期，則可