簡(jiǎn)明大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程 課件 ch4 動(dòng)力學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

第四章動(dòng)力學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)物理學(xué)-實(shí)驗(yàn)-高等學(xué)校-教材簡(jiǎn)明大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程01磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)PARTONE(1)學(xué)習(xí)導(dǎo)軌的水平調(diào)整，熟悉磁懸導(dǎo)軌和智能速度加速度測(cè)試儀的調(diào)整及使用;(2)學(xué)習(xí)矢量分解的方法;(3)學(xué)習(xí)使用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律;(4)測(cè)量重力加速度g并學(xué)習(xí)消減系統(tǒng)誤差的方法;(5)探索牛頓第二定律，探索物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所受外力與加速度的關(guān)系;(6)探索動(dòng)摩擦力與速度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)?zāi)康腄HSY-1磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀1套；磁懸浮小車(chē)3輛，參考質(zhì)量分別為466g、463g、468g；測(cè)試架(含2個(gè)電門(mén))2臺(tái)，可在導(dǎo)軌上移動(dòng)，輕易不能取下，但固定螺帽可擰出；HZDH磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀DHSY-1；普通電源線1根，2m卷尺1把，水泡3只。實(shí)驗(yàn)儀器一個(gè)沿

x

軸做直線運(yùn)動(dòng)的物體，在Δt

時(shí)間內(nèi)，物體經(jīng)過(guò)的位移為Δx，則該物體在Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度為為了精確地描述物體在某點(diǎn)的實(shí)際速度，應(yīng)該把時(shí)間

Δt

取得越小越好，Δt越小，所求得的平均速度越接近實(shí)際速度。當(dāng)Δt

→

0

時(shí)，平均速度趨近于一個(gè)極限，即這就是物體在該點(diǎn)的瞬時(shí)速度。本實(shí)驗(yàn)采用直接測(cè)量得到瞬時(shí)速度，能夠提高測(cè)量的精度。一、瞬時(shí)速度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理輸入你的標(biāo)題二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究1.作v-Δt

圖實(shí)驗(yàn)原理輸入你的標(biāo)題二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究2.作Δx/Δt-Δt

圖實(shí)驗(yàn)原理二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究3.作v2-

Δt

圖輸入你的標(biāo)題實(shí)驗(yàn)原理三、水平狀態(tài)下磁懸浮小車(chē)阻力加速度的測(cè)量物體在磁懸浮導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力和磁場(chǎng)的不均勻性對(duì)磁懸浮小車(chē)(簡(jiǎn)稱(chēng)小車(chē))可產(chǎn)生作用力，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有阻力作用，用

Ff來(lái)表示，即

Ff=

maf，af作為加速度的修正值。在實(shí)驗(yàn)中，把磁懸浮導(dǎo)軌設(shè)置成水平狀態(tài)，將滑塊放到導(dǎo)軌上，用手輕推一下滑塊，讓其以一定的初速度從左(在斜面狀態(tài)時(shí)的高端)向右運(yùn)動(dòng)，依次通過(guò)第一光電門(mén)和第二光電門(mén)，測(cè)出加速度值

af。重復(fù)多次，用不同力度推動(dòng)一下滑塊，測(cè)出其加速度值af，比較每次測(cè)量的結(jié)果，查看有何規(guī)律。平均測(cè)量結(jié)果af，得到滑塊的阻力加速度ˉaf。思考：滑塊阻力加速度存在何種誤差?實(shí)驗(yàn)原理四、導(dǎo)軌傾斜時(shí)，傾角、速度、加速度關(guān)系的測(cè)試保持小車(chē)的質(zhì)量不變，考慮滑塊在磁懸浮導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，將其所受阻力Ff來(lái)表示。對(duì)滑塊進(jìn)行受力分析，如圖4-3所示，列方程實(shí)驗(yàn)原理1.動(dòng)摩擦加速度與斜面傾角的關(guān)系若將小車(chē)在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的其它形式的阻力（如磁場(chǎng)的不均勻、空氣阻力、導(dǎo)軌不絕對(duì)平直，以及測(cè)試者推動(dòng)小車(chē)啟動(dòng)的力有顫抖等）都?xì)w結(jié)到動(dòng)摩擦力中，則動(dòng)摩擦加速度2.考察外力與阻力的關(guān)系四、導(dǎo)軌傾斜時(shí)，傾角、速度、加速度關(guān)系的測(cè)試1.重力加速度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理五、重力加速度的測(cè)定及消減導(dǎo)軌中系統(tǒng)誤差的方法2.重力加速度的修正實(shí)驗(yàn)原理五、重力加速度的測(cè)定及消減導(dǎo)軌中系統(tǒng)誤差的方法02碰撞設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)PARTTWO實(shí)驗(yàn)?zāi)康?10203觀察彈性碰撞和完全非彈性碰撞現(xiàn)象。驗(yàn)證碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律。觀察碰撞過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能的變化情況，分析實(shí)驗(yàn)中的碰撞屬于哪種類(lèi)型的碰撞。實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器DHSY型磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。設(shè)兩個(gè)滑塊的質(zhì)量分別為m1和m2，碰撞前的速度分別為v10和v20，相碰后的速度分別為v1和v2。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有測(cè)出兩個(gè)滑塊的質(zhì)量和碰撞前后的速度，即可驗(yàn)證碰撞過(guò)程中動(dòng)量是否守恒。其中，v10和v20是兩個(gè)滑塊在兩個(gè)光電門(mén)處的瞬時(shí)速度，即Δx/Δt

，Δt

越小則瞬時(shí)速度越準(zhǔn)確。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)擋光片的寬度為Δx

，擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為Δt

，即有實(shí)驗(yàn)分以下三種情況進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)原理兩個(gè)滑塊的相碰端裝有緩沖彈簧，它們的碰撞可以看作彈性碰撞。在碰撞過(guò)程中除了動(dòng)量守恒外，也遵守機(jī)械能守恒定律，有（1）若兩個(gè)滑塊質(zhì)量相等，m1

=

m2=

m，且令

m2

碰撞前靜止，即v20=

0，則由式（4-16）、式（4-17）得到v1=

0，v2=

v10即兩個(gè)滑塊將彼此交換速度。實(shí)驗(yàn)原理1彈性碰撞（2）若兩個(gè)滑塊質(zhì)量不相等，m1

≠m2，仍令v20=

0，則有

以及可得當(dāng)m1

>m2時(shí)，兩個(gè)滑塊相碰后，二者沿相同的速度方向（與v0相同）運(yùn)動(dòng)；當(dāng)m1

<m2時(shí)，二者相碰后運(yùn)動(dòng)的速度方向相反，m1

將反向，速度應(yīng)為負(fù)值。實(shí)驗(yàn)原理1彈性碰撞將兩個(gè)滑塊上的緩沖彈簧取出。在滑塊的相碰端裝上尼龍扣。相碰后尼龍扣將兩個(gè)滑塊扣在一起，具有同一運(yùn)動(dòng)速度，即

v1=

v2=

v仍令v20=

0，則有

m1v10

=

(m1

+

m1)v所以實(shí)驗(yàn)原理2完全非彈性碰撞碰撞過(guò)程中有機(jī)械能損失，系統(tǒng)在碰撞后的動(dòng)能小于碰撞前的動(dòng)能，動(dòng)量保持不變3非彈性碰撞03DHSY型磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀PARTTHEREDHSY型磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀（簡(jiǎn)稱(chēng)磁懸浮實(shí)驗(yàn)儀）是一種將磁懸浮機(jī)理和動(dòng)力學(xué)結(jié)合起來(lái)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)際上是一個(gè)槽軌，長(zhǎng)約1.2m，在槽軌底部中心軸線嵌入釹鐵硼(NdFeB)磁鋼，在其上方的滑塊底部也嵌入磁鋼，形成兩組帶狀磁場(chǎng)。由于磁場(chǎng)極性相反，上下之間產(chǎn)生斥力，滑塊處于非平衡狀態(tài)。為使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上運(yùn)行，采用了槽軌。在導(dǎo)軌的基板上安裝了帶有角度刻度的標(biāo)尺。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，可把導(dǎo)軌設(shè)置成不同角度的斜面，通過(guò)滑塊的運(yùn)動(dòng)探索牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，考察動(dòng)能定理。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以接觸到磁懸浮的物理思想和技術(shù)，拓寬知識(shí)面，加深對(duì)牛頓定律、動(dòng)能定理等動(dòng)力學(xué)知識(shí)的理解。一、概述二、主要工作條件及技術(shù)指標(biāo)(1)電源電壓及頻率：(220士22)V，(50土5%)Hz。(2)功率：≤20W。(3)工作溫度：0~40C。(3)磁懸浮滑塊幾何尺寸：15.4cmx6.8cmx6.0cm。(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度：200mT。(1)磁懸浮導(dǎo)軌幾何尺寸：130.0cmx9.0cmx21.0cm。1.工作條件2.技術(shù)指標(biāo)三、實(shí)驗(yàn)裝置DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀是根據(jù)磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)研制的實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)10組加速度測(cè)量存儲(chǔ)和12種碰撞實(shí)驗(yàn)。此測(cè)試儀基于微控制器嵌入式設(shè)計(jì)，具有測(cè)量精度高、讀數(shù)清晰、使用方便等特點(diǎn)。四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀1概述2性能四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀3測(cè)試儀外觀四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀*約定：加速度測(cè)量時(shí)將首先經(jīng)過(guò)的光電門(mén)定為光電門(mén)1；碰撞測(cè)量時(shí)A小車(chē)位于B小車(chē)左側(cè)，將導(dǎo)軌左側(cè)光電門(mén)定為光電門(mén)1。4操作方法四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀4操作方法1)加速度測(cè)量(1)按“功能”按鈕，選擇加速度模式，使“加速度”指示燈亮。(信號(hào)源從加速度到碰撞依次掃描顯示。)(2)按“翻頁(yè)”按鈕，可選擇需存儲(chǔ)的組號(hào)或查看各組數(shù)據(jù)。最高位數(shù)碼管顯示“0”~“9”，表示存儲(chǔ)的組號(hào)。(3)按“開(kāi)始”按鈕，即開(kāi)始一次加速度測(cè)量過(guò)程，測(cè)量結(jié)束后數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)保存在當(dāng)前組中。(4)測(cè)量數(shù)據(jù)依次顯示順序：t1→

v1→

t2→

v2→

t3→

a。對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)依次亮，每個(gè)數(shù)據(jù)顯示時(shí)間為4s。(5)清除所有數(shù)據(jù)可按“復(fù)位”按鈕。四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀2)碰撞測(cè)量(1)按“功能”按鈕，選擇碰撞模式，使“碰撞”指示燈亮。最高位數(shù)碼管顯示“1”~“C”對(duì)應(yīng)12種碰撞模式。(信號(hào)源從加速度到碰撞依次掃描顯示)(2)按“開(kāi)始”按鈕，即開(kāi)始一次碰撞測(cè)量過(guò)程，測(cè)量結(jié)束后數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)保存在當(dāng)前組中。(3)測(cè)量數(shù)據(jù)依次顯示順序：t1(A)→

v1(A)→

t2(A)→

v2(A)→

t1(B)→

v1(B)→

t2(B)→

v2(B)。對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)依次亮，每個(gè)數(shù)據(jù)顯示時(shí)間4s。(4)碰撞模式說(shuō)明示意圖如圖4-10所示。4操作方法四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀5碰撞模式實(shí)驗(yàn)設(shè)置模式及操作方法見(jiàn)表4-1，表中的內(nèi)容與磁懸浮實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀的操作、設(shè)置模式相同。四、DHSY型磁懸浮導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)智能測(cè)試儀04單擺基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)PARTFOUR實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊姆椒ā?2研究單擺的振動(dòng)周期與擺長(zhǎng)、擺角之間的關(guān)系。03掌握測(cè)量單擺周期的方法，理解測(cè)量擺動(dòng)時(shí)間中周期數(shù)對(duì)測(cè)量精確度的意義。04學(xué)習(xí)用圖像法處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)儀器單擺裝置、電子秒表、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺。實(shí)驗(yàn)儀器傳統(tǒng)的單擺是一種理想的物理模型，它由理想化的擺球和擺線組成。如圖4-13所示，把一個(gè)金屬小球拴在一根不能伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線下端，如果細(xì)線的質(zhì)量比小球質(zhì)量小很多，而球的直徑又比細(xì)線的長(zhǎng)度小很多，則該裝置可看作一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的細(xì)線系住一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。將懸掛的小球(擺球)自平衡位置拉至一邊(很小距離，擺角θ小于5°)后釋放，擺球即在平衡位置左右往返做周期性擺動(dòng)，這種裝置稱(chēng)為單擺。擺球所受的力F是重力mg和繩子張力T的合力，指向平衡位置，當(dāng)擺角很小時(shí)，圓弧可近似視為直線，合力F可近似地看作沿著這一直線。設(shè)擺長(zhǎng)為L(zhǎng),小球位移為x，質(zhì)量為m，則sinθ≈x/L，因此實(shí)驗(yàn)原理1利用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)原理1利用單擺測(cè)量重力加速度根據(jù)

F=ma，可知：?jiǎn)螖[在擺角很小時(shí)的運(yùn)動(dòng)近似視為諧振動(dòng)，上述公式中負(fù)號(hào)表示合力F始終與位移x方向相反，由諧振動(dòng)公式可得于是單擺運(yùn)動(dòng)的周期為

或?qū)嶒?yàn)原理2研究周期與擺角的關(guān)系05單擺設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)PARTFIVE實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)基本方法的訓(xùn)練。02掌握不確定度傳遞公式及其均分原理。03根據(jù)已知條件和測(cè)量精度的要求，學(xué)會(huì)應(yīng)用不確定度均分原理選用適當(dāng)?shù)膬x器和測(cè)量方法。04學(xué)習(xí)累計(jì)放大法的原理和應(yīng)用，分析基本誤差來(lái)源，提出進(jìn)行修正和估算的方法。理想的單擺，是一根沒(méi)有質(zhì)量、沒(méi)有彈性的線系住一個(gè)沒(méi)有體積的質(zhì)點(diǎn)。而這種理想的單擺實(shí)際上是不存在的，在實(shí)際的單擺實(shí)驗(yàn)中，懸線是一根有質(zhì)量（彈性很?。┑木€，擺球是有質(zhì)量有體積的剛性小球，擺角不能為零，而且又受空氣浮力的影響。實(shí)際單擺的周期公式為實(shí)驗(yàn)原理一單擺一級(jí)近似的周期公式1.數(shù)據(jù)處理前的異常值，數(shù)據(jù)處理中的已定系差直接測(cè)量量都應(yīng)是等精度量。測(cè)量中伴隨著誤差，有系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差及過(guò)失誤差。要鑒別及剔除過(guò)失誤差所帶來(lái)的測(cè)量異常值，并在等精度測(cè)量條件下補(bǔ)充測(cè)量，以保證直接測(cè)量量的測(cè)量次數(shù)和數(shù)據(jù)滿足實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理和分析的數(shù)據(jù)只包含系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，而沒(méi)有過(guò)失誤差。系統(tǒng)誤差中又可分為已定系差和未定系差。由于未定系差與隨機(jī)誤差都遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律，而已定系差不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，則測(cè)量誤差的計(jì)算不再按照系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差來(lái)計(jì)算，而是按照數(shù)學(xué)模型來(lái)分類(lèi)計(jì)算。實(shí)驗(yàn)原理二測(cè)量與不確定度1.數(shù)據(jù)處理前的異常值，數(shù)據(jù)處理中的已定系差不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為將未定系差與隨機(jī)誤差歸為不確定度的A類(lèi)分量，已定系差屬于不確定度的B類(lèi)分量。因?yàn)樵谟貌淮_定度進(jìn)行測(cè)量結(jié)果和誤差評(píng)定時(shí)，必須把已定系差修正后再進(jìn)行，即按A、B類(lèi)劃分不確定度時(shí)，已經(jīng)不包括已定系差。由此提請(qǐng)注意：在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理前,要鑒別及剔除測(cè)量異常值，用已定系差修正直接測(cè)量的平均值。因此在實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量時(shí)，測(cè)量的不確定度要求：按照規(guī)程步驟嚴(yán)格進(jìn)行操作，測(cè)量、讀數(shù)、記錄時(shí)一定要細(xì)致專(zhuān)注，盡量避免出現(xiàn)異常值，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量異常值并在等精度條件下補(bǔ)測(cè)；每次測(cè)量前一定要對(duì)測(cè)量用具和儀器進(jìn)行校正，若無(wú)法較零應(yīng)將其校對(duì)的已定系差記錄在相應(yīng)表格里或者表格上方的測(cè)量條件中，記得在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)用已定系差修正測(cè)量量的平均值。實(shí)驗(yàn)原理二測(cè)量與不確定度2.不確定度與概率不確定度是表征被測(cè)量的真值（或與定義、測(cè)量任務(wù)相關(guān)聯(lián)的被測(cè)量值）所處的量值散布范圍的評(píng)定，它反映可能存在的誤差分布范圍，即隨機(jī)誤差分量和未定系差分量的聯(lián)合分布范圍。用概率來(lái)表示由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值不能確定的程度。根據(jù)不同的概率要求，分別將概率

p

=2/3=66.7%

和

p=95%

的不確定度稱(chēng)為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)只要求掌握合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及其計(jì)算。實(shí)驗(yàn)原理二測(cè)量與不確定度實(shí)驗(yàn)原理三單擺測(cè)重力加速度的不確定度計(jì)算1.直接測(cè)量量的不確定度設(shè)直接測(cè)量量周期T、線長(zhǎng)

l

的測(cè)量次數(shù)都為

k

次。實(shí)驗(yàn)原理三單擺測(cè)重力加速度的不確定度計(jì)算2.重力加速度不確定度的傳遞公式實(shí)驗(yàn)原理四不確定度分析的意義和不確定度均分原理1.重力加速度不確定度的傳遞公式不確定度表征測(cè)量結(jié)果的可靠程度，反映測(cè)量的精確度。在測(cè)量時(shí)，可以根據(jù)對(duì)不確定度的要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)后，通過(guò)對(duì)不確定度大小及其成因的分析，找到影響實(shí)驗(yàn)精確度的原因并加以校正。2.不確定度均分原理在間接測(cè)量中，每個(gè)獨(dú)立測(cè)量量的不確定度都會(huì)對(duì)最終結(jié)果的不確定度有貢獻(xiàn)。如果已知各個(gè)測(cè)量量之間的函數(shù)關(guān)系，可寫(xiě)出不確定度傳遞公式，并按均分原理將測(cè)量結(jié)果的總不確定度均勻分配到各個(gè)分量中，由此分析各物理量的測(cè)量方法和使用的儀器，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。06單擺研究性實(shí)驗(yàn)PARTSIX(1)學(xué)會(huì)使用光電門(mén)計(jì)時(shí)器和米尺及游標(biāo)卡尺，較精確測(cè)量單擺的周期和擺長(zhǎng)。(2)驗(yàn)證擺長(zhǎng)與周期的關(guān)系，掌握使用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊姆椒ā?3)熟悉動(dòng)力學(xué)(單擺)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置，認(rèn)識(shí)利用光電門(mén)和電子秒表測(cè)量擺動(dòng)時(shí)間對(duì)測(cè)量精確度的影響，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)不確定度的分析研究提高測(cè)量精確度的方法。(4)掌握計(jì)算直接測(cè)量量和間接測(cè)量量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的方法。(5)從工程技術(shù)的角度，通過(guò)科學(xué)的計(jì)算和論證，提出解決工程技術(shù)問(wèn)題的方案，并學(xué)習(xí)撰寫(xiě)工程解決方案報(bào)告。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)動(dòng)力學(xué)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置——單擺(DH4605MP)實(shí)驗(yàn)儀。(2)多功能微秒計(jì)DHTC-1一臺(tái)。(3)普通電源線一根。(4)光電門(mén)一副及連接線一根。(5)水平水泡1只。(3)、(4)、(5)放在一個(gè)塑料盒里。(6)線徑φ0.13cm、長(zhǎng)8cm銅線10根。(7)擺球(φ16cm、φ20cm、φ30cm)各3只。(8)擋光棒(φ2.7cmX18cm)3根。(6)、(7)、(8)放在同一個(gè)塑料盒里，擋光棒與擺球串在一起，注意不要損傷擋光棒!(9)鋼卷尺(2m)1把。(10)游標(biāo)卡尺(0~150mm)1把。(11)活動(dòng)扳手2只(20名實(shí)驗(yàn)組學(xué)生共用)。實(shí)驗(yàn)儀器一、用單擺裝置測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)原理參考上一節(jié)“單擺設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”的原理，以擺長(zhǎng)和擺動(dòng)時(shí)間為直接測(cè)量量求得本地區(qū)的重力加速度。1.直接測(cè)量量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算方法合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算分為A類(lèi)分量uA，和B類(lèi)分量uB的計(jì)算。1)A類(lèi)分量uA的計(jì)算A類(lèi)分量uA是重復(fù)測(cè)量時(shí)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算的分量。(1)某直接測(cè)量量

y，測(cè)量了

k

次，其算術(shù)平均值為(2)直接測(cè)量量

y

的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為(3)直接測(cè)量量

y

的A類(lèi)分量

uA的計(jì)算公式為二、直接測(cè)量量和間接測(cè)量量的不確定度實(shí)驗(yàn)原理二、直接測(cè)量量和間接測(cè)量量的不確定度實(shí)驗(yàn)原理1.直接測(cè)量量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算方法2)B類(lèi)分量

uB的計(jì)算B類(lèi)分量

uB是用其他方法(非統(tǒng)計(jì)法)評(píng)定的分量，計(jì)算方法簡(jiǎn)單。(1)查詢(xún)并記錄直接測(cè)量量

y

的測(cè)量?jī)x器的儀器誤差極限ΔINS。(2)B類(lèi)分量

uB的近似評(píng)定公式為3)直接測(cè)量量

y

的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uC的計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uC由A、B兩類(lèi)分量合成。二、直接測(cè)量量和間接測(cè)量量的不確定度實(shí)驗(yàn)原理1.直接測(cè)量量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算方法4)采用單擺實(shí)驗(yàn)裝置的直接測(cè)量量及其不確定度本實(shí)驗(yàn)中所有直接測(cè)量量的測(cè)量次數(shù)都取

k

=

4。2.間接測(cè)量量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算方法1）擺長(zhǎng)的不確定度傳遞公式2）重力加速度的不確定度傳遞公式（1）重力加速度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的傳遞公式：（2）重力加速度的合成標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)不確定度公式：3）重力加速度測(cè)量結(jié)果的表示二、直接測(cè)量量和間接測(cè)量量的不確定度實(shí)驗(yàn)原理1.利用本章第一節(jié)的單擺裝置測(cè)重力加速度的原始數(shù)據(jù)（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)球的直徑D，數(shù)據(jù)見(jiàn)表4-12。三、提高重力加速度測(cè)量精確度的研究實(shí)驗(yàn)原理三、提高重力加速度測(cè)量精確度的研究實(shí)驗(yàn)原理1.利用本章第一節(jié)的單擺裝置測(cè)重力加速度的原始數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)的前期處理三、提高重力加速度測(cè)量精確度的研究實(shí)驗(yàn)原理3.探討測(cè)量擺長(zhǎng)所用的鋼卷尺和游標(biāo)卡尺對(duì)擺